JPH09232603A - 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
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- JPH09232603A JPH09232603A JP8032436A JP3243696A JPH09232603A JP H09232603 A JPH09232603 A JP H09232603A JP 8032436 A JP8032436 A JP 8032436A JP 3243696 A JP3243696 A JP 3243696A JP H09232603 A JPH09232603 A JP H09232603A
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- crystal
- protective film
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- hgcdte
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異種基板上のＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外
線検出器の製造工程において、転位低減に必要な熱サイ
クルアニール工程の工数を削減し、再現性，歩留りの向
上を図る。 【解決手段】 Ｓｉ基板上にＣｄＴｅバッファ層２を５
μｍ，Ａｇドープｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３を１２μｍ，Ｍ
ＢＥ法により順次結晶成長する。その後Ｈｇ抜け防止の
ためのＺｎＳ保護膜４を１μｍ程度堆積し、次に前記結
晶をアンプルに入れ窒素を導入し封じ切った後、熱サイ
クルアニール処理を行う。アンプルから結晶を取り出し
た後、一旦ＺｎＳ保護膜４を剥離し、Ｂのイオン注入に
よりｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域６を形成し、さらにＺｎＳ保
護膜４，電極７を形成することにより赤外線検出器を製
作する。
線検出器の製造工程において、転位低減に必要な熱サイ
クルアニール工程の工数を削減し、再現性，歩留りの向
上を図る。 【解決手段】 Ｓｉ基板上にＣｄＴｅバッファ層２を５
μｍ，Ａｇドープｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３を１２μｍ，Ｍ
ＢＥ法により順次結晶成長する。その後Ｈｇ抜け防止の
ためのＺｎＳ保護膜４を１μｍ程度堆積し、次に前記結
晶をアンプルに入れ窒素を導入し封じ切った後、熱サイ
クルアニール処理を行う。アンプルから結晶を取り出し
た後、一旦ＺｎＳ保護膜４を剥離し、Ｂのイオン注入に
よりｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域６を形成し、さらにＺｎＳ保
護膜４，電極７を形成することにより赤外線検出器を製
作する。
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赤外線検出器
の製造方法に関するものである。
体、特にＨｇを含む化合物半導体を用いた赤外線検出器
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て、
ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外線検出器があり、検出器
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やＳｉ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て、
ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外線検出器があり、検出器
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やＳｉ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】高感度な赤外線検出器を得るためには、Ｈ
ｇＣｄＴｅ結晶が良質のものであることが必要であり、
上述したように異種基板上にエピタキシャル成長したＨ
ｇＣｄＴｅ結晶を用いる場合は、基板との格子不整合に
よる転位を十分に下げる必要がある。
ｇＣｄＴｅ結晶が良質のものであることが必要であり、
上述したように異種基板上にエピタキシャル成長したＨ
ｇＣｄＴｅ結晶を用いる場合は、基板との格子不整合に
よる転位を十分に下げる必要がある。
【０００４】従って従来の異種基板上のＨｇＣｄＴｅ結
晶を用いた赤外線検出器の製造方法においては、ＭＢＥ
等でＳｉ基板１上にノンドープＨｇＣｄＴｅ層８を結晶
成長後、図２に示すようにＨｇ雰囲気中９で熱サイクル
アニールを行い低転位化を図り、続いてキャリア濃度制
御のアニールを行い、転位，キャリア濃度の点でデバイ
スに適用可能な所望の結晶を得て、その結晶を用いデバ
イスプロセスを施していた。図２中、２はＣｄＴｅバッ
ファ層である。
晶を用いた赤外線検出器の製造方法においては、ＭＢＥ
等でＳｉ基板１上にノンドープＨｇＣｄＴｅ層８を結晶
成長後、図２に示すようにＨｇ雰囲気中９で熱サイクル
アニールを行い低転位化を図り、続いてキャリア濃度制
御のアニールを行い、転位，キャリア濃度の点でデバイ
スに適用可能な所望の結晶を得て、その結晶を用いデバ
イスプロセスを施していた。図２中、２はＣｄＴｅバッ
ファ層である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、ドーピング技術
が確立するに従いキャリア濃度制御のアニールは不要と
なってきたが、異種基板を用いている限り、転位に関し
ては十分に下げることは困難であり、良質の結晶を得る
ためには熱サイクルアニールが必要である。
が確立するに従いキャリア濃度制御のアニールは不要と
なってきたが、異種基板を用いている限り、転位に関し
ては十分に下げることは困難であり、良質の結晶を得る
ためには熱サイクルアニールが必要である。
【０００６】従来の熱サイクルアニールの方法によれ
ば、前述したようにＨｇ雰囲気中でＨｇＣｄＴｅ結晶中
のＨｇの出し入れを伴いながら処理しているため、コン
トロールするパラメータとして、アニール温度，雰囲気
中のＨｇ蒸気圧等があり、条件設定が複雑でその許容度
が小さく、設定に多大な工数を必要としていた。そのた
め再現性，歩留りの点でも満足のいくものではなかっ
た。更にＨｇ雰囲気中でアニールしているため、環境へ
の問題も懸念されていた。
ば、前述したようにＨｇ雰囲気中でＨｇＣｄＴｅ結晶中
のＨｇの出し入れを伴いながら処理しているため、コン
トロールするパラメータとして、アニール温度，雰囲気
中のＨｇ蒸気圧等があり、条件設定が複雑でその許容度
が小さく、設定に多大な工数を必要としていた。そのた
め再現性，歩留りの点でも満足のいくものではなかっ
た。更にＨｇ雰囲気中でアニールしているため、環境へ
の問題も懸念されていた。
【０００７】本発明の目的はこの点を除き、条件設定が
簡単で再現性，歩留りの点でも優れ、環境への問題もな
い熱サイクルアニール工程を含む赤外線検出器の製造方
法を提供することにある。
簡単で再現性，歩留りの点でも優れ、環境への問題もな
い熱サイクルアニール工程を含む赤外線検出器の製造方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、エピタキ
シャル成長工程と、保護膜形成工程と、アニール工程
と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも含む赤外線検出器
の製造方法であって、エピタキシャル工程は、ＣｄＴｅ
またはＣｄＺｎＴｅとは異なる半導体基板上にＣｄＴｅ
バッファ層と、比較的禁制帯幅が狭くｐ型又はｎ型にド
ーピングされたＨｇＣｄＴｅ層を順次エピタキシャル成
長する処理であり、保護膜形成工程は、前記エピタキシ
ャル成長された結晶上に保護膜を形成する処理であり、
アニール工程は、前記保護膜を形成した結晶を不活性ガ
ス雰囲気中で熱サイクルアニールを行う処理であり、ｐ
ｎ接合形成工程は、前記ＨｇＣｄＴｅ結晶中にｐｎ接合
を形成する処理である。
め、本発明に係る赤外線検出器の製造方法は、エピタキ
シャル成長工程と、保護膜形成工程と、アニール工程
と、ｐｎ接合形成工程とを少なくとも含む赤外線検出器
の製造方法であって、エピタキシャル工程は、ＣｄＴｅ
またはＣｄＺｎＴｅとは異なる半導体基板上にＣｄＴｅ
バッファ層と、比較的禁制帯幅が狭くｐ型又はｎ型にド
ーピングされたＨｇＣｄＴｅ層を順次エピタキシャル成
長する処理であり、保護膜形成工程は、前記エピタキシ
ャル成長された結晶上に保護膜を形成する処理であり、
アニール工程は、前記保護膜を形成した結晶を不活性ガ
ス雰囲気中で熱サイクルアニールを行う処理であり、ｐ
ｎ接合形成工程は、前記ＨｇＣｄＴｅ結晶中にｐｎ接合
を形成する処理である。
【０００９】また前記保護膜がＣｄＴｅである。
【００１０】また前記保護膜がＺｎＳである。
【００１１】また前記不活性ガスが窒素である。
【００１２】また前記不活性ガスがアルゴンである。
【００１３】
【作用】本発明の赤外線検出器の製造方法は、Ｓｉ等の
異種基板上にＣｄＴｅバッファ層を介しドーピングによ
りキャリア濃度が制御されたＨｇＣｄＴｅ結晶を成長
後、表面保護膜を堆積し不活性ガス雰囲気中で熱サイク
ルアニールを行う。このようにして低転位化を行った後
に、通常のプロセスにより赤外線検出器を形成する。
異種基板上にＣｄＴｅバッファ層を介しドーピングによ
りキャリア濃度が制御されたＨｇＣｄＴｅ結晶を成長
後、表面保護膜を堆積し不活性ガス雰囲気中で熱サイク
ルアニールを行う。このようにして低転位化を行った後
に、通常のプロセスにより赤外線検出器を形成する。
【００１４】従って本発明の製造方法によれば、熱サイ
クルアニールの主な条件設定パラメータは温度のみに限
られ、従来のようにＨｇ蒸気圧という不確定性の多いパ
ラメータが除かれているため、条件設定に要する工数が
削減でき、更に再現性の確保や歩留りの向上が図れる。
またＨｇを直接用いていないために環境に悪い影響を与
えることもない。
クルアニールの主な条件設定パラメータは温度のみに限
られ、従来のようにＨｇ蒸気圧という不確定性の多いパ
ラメータが除かれているため、条件設定に要する工数が
削減でき、更に再現性の確保や歩留りの向上が図れる。
またＨｇを直接用いていないために環境に悪い影響を与
えることもない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る赤外線検出器
の製造方法を図１を用いて具体的に説明する。図１
（ａ）において、Ｓｉ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２
を５μｍ，Ａｇをドーピングしたｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３
を１２μｍ，ＭＢＥ法により順次結晶成長させる。ｐ−
ＨｇＣｄＴｅ層３のＣｄ組成ｘは赤外光に感度をもつよ
うにｘ＝０．２３とし、キャリア濃度は１×１０16ｃｍ
-3とする。その後Ｈｇ抜け防止のためのＺｎＳ保護膜４
を１μｍ程度堆積する。
の製造方法を図１を用いて具体的に説明する。図１
（ａ）において、Ｓｉ基板１上にＣｄＴｅバッファ層２
を５μｍ，Ａｇをドーピングしたｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３
を１２μｍ，ＭＢＥ法により順次結晶成長させる。ｐ−
ＨｇＣｄＴｅ層３のＣｄ組成ｘは赤外光に感度をもつよ
うにｘ＝０．２３とし、キャリア濃度は１×１０16ｃｍ
-3とする。その後Ｈｇ抜け防止のためのＺｎＳ保護膜４
を１μｍ程度堆積する。
【００１６】次に図１（ｂ）に示すように前記結晶をア
ンプル１０に入れ窒素を導入し封じ切った後、窒素雰囲
気中５中で前記結晶に対して熱サイクルアニール処理を
行う。ここで結晶は窒素雰囲気中５中で熱処理を受ける
が、ＺｎＳ保護膜４があるためにｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３
からＨｇが抜けることはなく、キャリア濃度はそのまま
保たれアニールによるキャリア濃度の変化はない。また
熱サイクルアニールは、４８０℃から３００℃の間で３
回繰り返すことでｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３中の転位密度を
デバイスレベルの値（＜２×１０6ｃｍ-2）まで低減す
る。
ンプル１０に入れ窒素を導入し封じ切った後、窒素雰囲
気中５中で前記結晶に対して熱サイクルアニール処理を
行う。ここで結晶は窒素雰囲気中５中で熱処理を受ける
が、ＺｎＳ保護膜４があるためにｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３
からＨｇが抜けることはなく、キャリア濃度はそのまま
保たれアニールによるキャリア濃度の変化はない。また
熱サイクルアニールは、４８０℃から３００℃の間で３
回繰り返すことでｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３中の転位密度を
デバイスレベルの値（＜２×１０6ｃｍ-2）まで低減す
る。
【００１７】次に図１（ｃ）に示すようにアンプル１０
から結晶を取り出した後、一旦ＺｎＳ保護膜４を剥離
し、Ｂのイオン注入によりｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域６を形
成し、さらにＺｎＳ保護膜４，電極７を形成することに
より、赤外線検出器を製作する。
から結晶を取り出した後、一旦ＺｎＳ保護膜４を剥離
し、Ｂのイオン注入によりｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域６を形
成し、さらにＺｎＳ保護膜４，電極７を形成することに
より、赤外線検出器を製作する。
【００１８】以上のようにして製作された赤外線検出器
は、転位密度も低く、キャリア濃度も最適化されている
ため、その特性は優れているものである。
は、転位密度も低く、キャリア濃度も最適化されている
ため、その特性は優れているものである。
【００１９】本発明の製造方法によれば、熱サイクルア
ニールの際に表面保護膜４を付けてｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
３からのＨｇの出し入れを防止している。従って窒素雰
囲気中でのアニールができるため、条件設定のパラメー
タはアニール温度だけで良く、アンプル中に導入するＨ
ｇの量やＨｇ蒸気圧の調整等複雑な条件出しが不要とな
り、アニール条件設定のための工数が削減でき、更に再
現性の確保や歩留りの向上が図れる。また外部にＨｇが
漏れることもないため、装置自体も簡易なもので良く環
境に悪い影響を与えることもない。
ニールの際に表面保護膜４を付けてｐ−ＨｇＣｄＴｅ層
３からのＨｇの出し入れを防止している。従って窒素雰
囲気中でのアニールができるため、条件設定のパラメー
タはアニール温度だけで良く、アンプル中に導入するＨ
ｇの量やＨｇ蒸気圧の調整等複雑な条件出しが不要とな
り、アニール条件設定のための工数が削減でき、更に再
現性の確保や歩留りの向上が図れる。また外部にＨｇが
漏れることもないため、装置自体も簡易なもので良く環
境に悪い影響を与えることもない。
【００２０】本実施形態ではＳｉ基板を用いた場合につ
いて示したが、これがＧａＡｓ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形態のものに限るものでは
なく、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３のドーピングがＡｓやＣｕ
等の他の材料であってもよく、またＩｎ等のｎ型のドー
ピングでもイオン注入によりｐ−ＨｇＣｄＴｅを形成す
る方法を導入すれば適用可能である。
いて示したが、これがＧａＡｓ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形態のものに限るものでは
なく、ｐ−ＨｇＣｄＴｅ層３のドーピングがＡｓやＣｕ
等の他の材料であってもよく、またＩｎ等のｎ型のドー
ピングでもイオン注入によりｐ−ＨｇＣｄＴｅを形成す
る方法を導入すれば適用可能である。
【００２１】また保護膜４に関してもＺｎＳを用いた例
を示したが、これがＣｄＴｅであってもよい。さらに熱
サイクルアニールにはアンプルに窒素を封じ込めた場合
を示したが、雰囲気が不活性ガスであれば窒素に限ら
ず、アルゴン等でも良く、またアンプルで封じ切る必要
もない。
を示したが、これがＣｄＴｅであってもよい。さらに熱
サイクルアニールにはアンプルに窒素を封じ込めた場合
を示したが、雰囲気が不活性ガスであれば窒素に限ら
ず、アルゴン等でも良く、またアンプルで封じ切る必要
もない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る赤外線
検出器の製造方法によれば、ＧａＡｓやＳｉ等の異種基
板上のＨｇＣｄＴｅ結晶を用いる場合に必要とする熱サ
イクルアニールの工数を削減することができ、再現性の
確保や歩留りの向上を図ることができる。
検出器の製造方法によれば、ＧａＡｓやＳｉ等の異種基
板上のＨｇＣｄＴｅ結晶を用いる場合に必要とする熱サ
イクルアニールの工数を削減することができ、再現性の
確保や歩留りの向上を図ることができる。
【図１】本発明に係る赤外線検出器の製造方法の一実施
形態を工程順に示す断面図である。
形態を工程順に示す断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
１ Ｓｉ基板 ２ ＣｄＴｅバッファ層 ３ Ａｇドープｐ−ＨｇＣｄＴｅ層 ４ ＺｎＳ保護膜 ５ 窒素雰囲気 ６ ｎ−ＨｇＣｄＴｅ領域 ７ 電極 ８ ノンドープＨｇＣｄＴｅ層 ９ Ｈｇ雰囲気
Claims (5)
- 【請求項１】 エピタキシャル成長工程と、保護膜形成
工程と、アニール工程と、ｐｎ接合形成工程とを少なく
とも含む赤外線検出器の製造方法であって、 エピタキシャル工程は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅと
は異なる半導体基板上にＣｄＴｅバッファ層と、比較的
禁制帯幅が狭くｐ型又はｎ型にドーピングされたＨｇＣ
ｄＴｅ層を順次エピタキシャル成長する処理であり、 保護膜形成工程は、前記エピタキシャル成長された結晶
上に保護膜を形成する処理であり、 アニール工程は、前記保護膜を形成した結晶を不活性ガ
ス雰囲気中で熱サイクルアニールを行う処理であり、 ｐｎ接合形成工程は、前記ＨｇＣｄＴｅ結晶中にｐｎ接
合を形成する処理であることを特徴とする赤外線検出器
の製造方法。 - 【請求項２】 前記保護膜がＣｄＴｅであることを特徴
とする請求項１に記載の赤外線検出器の製造方法。 - 【請求項３】 前記保護膜がＺｎＳであることを特徴と
する請求項１に記載の赤外線検出器の製造方法。 - 【請求項４】 前記不活性ガスが窒素であることを特徴
とする請求項１に記載の赤外線検出器の製造方法。 - 【請求項５】 前記不活性ガスがアルゴンであることを
特徴とする請求項１に記載の赤外線検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8032436A JPH09232603A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8032436A JPH09232603A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232603A true JPH09232603A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12358914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8032436A Pending JPH09232603A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 赤外線検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232603A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003063251A1 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-31 | The University Of Western Australia | Automatically passivated n-p junction and a method for making it |
| CN102420270A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-04-18 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于光伏型碲镉汞探测器的延展电极及制备方法 |
| CN110911520A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-24 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 碲镉汞红外探测器混成芯片及其制备方法 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP8032436A patent/JPH09232603A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003063251A1 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-31 | The University Of Western Australia | Automatically passivated n-p junction and a method for making it |
| CN102420270A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-04-18 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于光伏型碲镉汞探测器的延展电极及制备方法 |
| CN110911520A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-24 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 碲镉汞红外探测器混成芯片及其制备方法 |
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