JPH09243450A - 光伝導型赤外線検出素子 - Google Patents
光伝導型赤外線検出素子Info
- Publication number
- JPH09243450A JPH09243450A JP8049950A JP4995096A JPH09243450A JP H09243450 A JPH09243450 A JP H09243450A JP 8049950 A JP8049950 A JP 8049950A JP 4995096 A JP4995096 A JP 4995096A JP H09243450 A JPH09243450 A JP H09243450A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor crystal
- electrode
- infrared
- detecting element
- crystal
- 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
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 15
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/28—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using photoemissive or photovoltaic cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光伝導型赤外線検出素子において、過剰少数
キャリアの平均寿命を損なうことなく素子の抵抗値を増
大して感度特性の向上を実現する。 【解決手段】 赤外線を検出する半導体結晶１の両端に
プラス電極５及びグラウンド電極６を設け、前記半導体
結晶１の輪郭を前記プラス電極５から前記グラウンド電
極６に向かって連続曲線によって狭め、更に前記半導体
結晶１より小さい面積の赤外線受光部９を開口した遮光
マスク８を、赤外線に対して透明な絶縁膜７を介して形
成した構造とする。
キャリアの平均寿命を損なうことなく素子の抵抗値を増
大して感度特性の向上を実現する。 【解決手段】 赤外線を検出する半導体結晶１の両端に
プラス電極５及びグラウンド電極６を設け、前記半導体
結晶１の輪郭を前記プラス電極５から前記グラウンド電
極６に向かって連続曲線によって狭め、更に前記半導体
結晶１より小さい面積の赤外線受光部９を開口した遮光
マスク８を、赤外線に対して透明な絶縁膜７を介して形
成した構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光伝導型赤外線検出
素子に関し、特に赤外線を検出する半導体結晶中に発生
する過剰少数キャリアの平均寿命を損なうことなく、赤
外線検出素子の電気抵抗値を増大させて高感度を実現す
る光伝導型赤外線検出素子に関する。
素子に関し、特に赤外線を検出する半導体結晶中に発生
する過剰少数キャリアの平均寿命を損なうことなく、赤
外線検出素子の電気抵抗値を増大させて高感度を実現す
る光伝導型赤外線検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】最も基本となる光伝導型赤外線検出素子
は、図６に示すように、半導体結晶１を用いた赤外線検
出部の両端にプラス電極５及びグラウンド電極６を形成
し、赤外線入射によって発生した過剰少数キャリアによ
り半導体結晶１の電気抵抗が変化するのを、バイアス電
流をプラス電極５からグラウンド電極６の方向に流して
検出するものである。この時、過剰少数キャリアは半導
体結晶１の特性及びその表面状態によって決まる平均寿
命をもって再結合するが、一般にこの平均寿命が長いほ
ど前記半導体結晶１の抵抗変化が大きく、赤外線検出素
子が高い感度を示すことが知られている。したがって、
半導体結晶１の表面及び裏面には、界面再結合を抑制す
る役目のパッシベーション膜４を形成している。しか
し、この構造では半導体結晶１内部で発生したキャリア
は、再結合速度が極めて大きい前記電極５、６及び半導
体結晶１の側壁において直ちに再結合して消失してしま
うため、平均キャリア寿命が減少して感度特性が劣化し
てしまう。そこで発案されたのが、特開昭６３−１１８
２１号公報に記された構造の赤外線検出素子である。こ
の素子は図７に示すように、図６の構造の赤外線検出素
子表面に、赤外線に透明な絶縁膜としてＺｎＳ膜７を形
成し、さらに前記ＺｎＳ膜７上に赤外線を透過しない遮
光マスク８を形成した構造の赤外線検出素子である。遮
光マスク８には、赤外線受光部９に対応する領域に開口
部が設けられているが、前記開口部の面積はＨｇＣｄＴ
ｅを用いた半導体結晶１の面積より十分小さい。前記特
開昭６３−１１８２１号公報では、遮光マスク開口端と
結晶側壁間の距離を、少なくともキャリアの拡散長（〜
２０μm ）よりも大きくすることにより、発生したキャ
リアが結晶側壁で再結合することがなく、平均寿命の劣
化が抑制されて感度特性の向上を実現した技術が掲載さ
れている。
は、図６に示すように、半導体結晶１を用いた赤外線検
出部の両端にプラス電極５及びグラウンド電極６を形成
し、赤外線入射によって発生した過剰少数キャリアによ
り半導体結晶１の電気抵抗が変化するのを、バイアス電
流をプラス電極５からグラウンド電極６の方向に流して
検出するものである。この時、過剰少数キャリアは半導
体結晶１の特性及びその表面状態によって決まる平均寿
命をもって再結合するが、一般にこの平均寿命が長いほ
ど前記半導体結晶１の抵抗変化が大きく、赤外線検出素
子が高い感度を示すことが知られている。したがって、
半導体結晶１の表面及び裏面には、界面再結合を抑制す
る役目のパッシベーション膜４を形成している。しか
し、この構造では半導体結晶１内部で発生したキャリア
は、再結合速度が極めて大きい前記電極５、６及び半導
体結晶１の側壁において直ちに再結合して消失してしま
うため、平均キャリア寿命が減少して感度特性が劣化し
てしまう。そこで発案されたのが、特開昭６３−１１８
２１号公報に記された構造の赤外線検出素子である。こ
の素子は図７に示すように、図６の構造の赤外線検出素
子表面に、赤外線に透明な絶縁膜としてＺｎＳ膜７を形
成し、さらに前記ＺｎＳ膜７上に赤外線を透過しない遮
光マスク８を形成した構造の赤外線検出素子である。遮
光マスク８には、赤外線受光部９に対応する領域に開口
部が設けられているが、前記開口部の面積はＨｇＣｄＴ
ｅを用いた半導体結晶１の面積より十分小さい。前記特
開昭６３−１１８２１号公報では、遮光マスク開口端と
結晶側壁間の距離を、少なくともキャリアの拡散長（〜
２０μm ）よりも大きくすることにより、発生したキャ
リアが結晶側壁で再結合することがなく、平均寿命の劣
化が抑制されて感度特性の向上を実現した技術が掲載さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の光伝導型赤外
線検出素子の感度特性を左右するものとしては、前記少
数キャリアの平均寿命とともに半導体結晶１の抵抗値が
ある。すなわち、抵抗値が大きければ少数キャリア発生
に伴う抵抗変化量も大きく、その結果、赤外線検出素子
の感度も高くなる。図７の構造の赤外線検出素子では動
作原理上、特性に関わるのは特に赤外線検出部９とグラ
ウンド電極６間の領域の抵抗値であるが、前記の従来技
術の赤外線検出素子では、赤外線検出部９端部から結晶
側壁までの距離を十分に広くすることを特徴としてお
り、この構造では前記抵抗値が減少して所望の感度特性
が得られないという問題がある。
線検出素子の感度特性を左右するものとしては、前記少
数キャリアの平均寿命とともに半導体結晶１の抵抗値が
ある。すなわち、抵抗値が大きければ少数キャリア発生
に伴う抵抗変化量も大きく、その結果、赤外線検出素子
の感度も高くなる。図７の構造の赤外線検出素子では動
作原理上、特性に関わるのは特に赤外線検出部９とグラ
ウンド電極６間の領域の抵抗値であるが、前記の従来技
術の赤外線検出素子では、赤外線検出部９端部から結晶
側壁までの距離を十分に広くすることを特徴としてお
り、この構造では前記抵抗値が減少して所望の感度特性
が得られないという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、赤外線検出部内部に発生
する過剰少数キャリアの平均寿命を損なうことなく、素
子の抵抗値を増大して感度特性向上を実現することであ
る。
する過剰少数キャリアの平均寿命を損なうことなく、素
子の抵抗値を増大して感度特性向上を実現することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検出素子
は、赤外線を検出する半導体結晶１の電気抵抗値、特に
赤外線検出部９とグラウンド電極６間の領域の抵抗値を
増大させるために、半導体結晶１の輪郭をプラス電極５
からグラウンド電極６へ向かって直線、あるいはなめら
かな連続曲線によって狭めていく形状とすることを特徴
とする。
は、赤外線を検出する半導体結晶１の電気抵抗値、特に
赤外線検出部９とグラウンド電極６間の領域の抵抗値を
増大させるために、半導体結晶１の輪郭をプラス電極５
からグラウンド電極６へ向かって直線、あるいはなめら
かな連続曲線によって狭めていく形状とすることを特徴
とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は第１の実施の形
態の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′部の断
面図である。
を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は第１の実施の形
態の構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′部の断
面図である。
【０００７】赤外線検出部となる半導体結晶１を平坦な
基板２上に接着剤層３を介して接着し、前記半導体結晶
１の両端にバイアス電流を流すためのプラス電極５、グ
ラウンド電極６を設ける。前記電極５、６とのコンタク
ト部分を除く領域の半導体結晶表面、半導体結晶側面及
び裏面には、パッシベーション膜４を設ける。前記電極
５、６とパッシベーション膜４上には赤外線に対して透
明な絶縁膜７を形成し、さらに絶縁膜７の上には赤外線
受光部９を開口し、半導体結晶１を完全に覆うように赤
外線を透過しない遮光マスク８を形成する。
基板２上に接着剤層３を介して接着し、前記半導体結晶
１の両端にバイアス電流を流すためのプラス電極５、グ
ラウンド電極６を設ける。前記電極５、６とのコンタク
ト部分を除く領域の半導体結晶表面、半導体結晶側面及
び裏面には、パッシベーション膜４を設ける。前記電極
５、６とパッシベーション膜４上には赤外線に対して透
明な絶縁膜７を形成し、さらに絶縁膜７の上には赤外線
受光部９を開口し、半導体結晶１を完全に覆うように赤
外線を透過しない遮光マスク８を形成する。
【０００８】前記構造の赤外線検出素子において、特に
本発明では、プラス電極５からグラウンド電極６へ向か
って半導体結晶１の輪郭を直線、もしくはなめらかな曲
線によって狭めていくテーパー形状とする。赤外線受光
部９は、遮光マスク８に設けた開口部により定義される
が、この面積は前記半導体結晶１より小さく、また開口
端から結晶側壁の間隔は素子厚さとほぼ等しい距離とす
ることが好ましい。
本発明では、プラス電極５からグラウンド電極６へ向か
って半導体結晶１の輪郭を直線、もしくはなめらかな曲
線によって狭めていくテーパー形状とする。赤外線受光
部９は、遮光マスク８に設けた開口部により定義される
が、この面積は前記半導体結晶１より小さく、また開口
端から結晶側壁の間隔は素子厚さとほぼ等しい距離とす
ることが好ましい。
【０００９】次に、動作について説明する。前記構成の
光伝導型赤外線検出素子において、赤外線受光部９から
入射した赤外線によって半導体結晶１内部に発生した過
剰少数キャリアは、バイアス電流によってグラウンド電
極６の方向へドリフトする。その結果、赤外線検出部９
とプラス電極５間の領域では、少数キャリア濃度の変化
はないため抵抗変化は生じない。これは、本発明に限ら
ず従来の赤外線検出素子においても同様である。一方、
赤外線受光部９とグラウンド電極６間の領域では、ドリ
フトした少数キャリアにより電気抵抗が変化する。本発
明の赤外線検出素子では、この領域の抵抗値は従来に比
べて大きいため抵抗変化量も増大する。
光伝導型赤外線検出素子において、赤外線受光部９から
入射した赤外線によって半導体結晶１内部に発生した過
剰少数キャリアは、バイアス電流によってグラウンド電
極６の方向へドリフトする。その結果、赤外線検出部９
とプラス電極５間の領域では、少数キャリア濃度の変化
はないため抵抗変化は生じない。これは、本発明に限ら
ず従来の赤外線検出素子においても同様である。一方、
赤外線受光部９とグラウンド電極６間の領域では、ドリ
フトした少数キャリアにより電気抵抗が変化する。本発
明の赤外線検出素子では、この領域の抵抗値は従来に比
べて大きいため抵抗変化量も増大する。
【００１０】一方、本実施例の赤外線検出素子における
過剰少数キャリアの平均寿命は、図７の従来構造の場合
と同様である。従来型の赤外線検出素子は、赤外線受光
部９から半導体結晶側壁間にキャリアの拡散長以上の距
離を保つことにより、側壁で再結合するキャリアの割合
の減少を実現したが、これは半導体結晶１の表面及び裏
面における界面再結合が支配的だったことを意味する。
前記半導体結晶１の表面及び裏面には界面再結合を抑制
するパッシベーション膜４が形成されているが、界面再
結合を完全に防止するものではないからである。すなわ
ち、半導体結晶側壁に前記パッシベーション膜４を形成
する場合、赤外線受光部９から半導体結晶側壁間に素子
厚さ程度の距離があれば、従来構造の赤外線検出素子と
同等の過剰少数キャリア寿命が得られる。
過剰少数キャリアの平均寿命は、図７の従来構造の場合
と同様である。従来型の赤外線検出素子は、赤外線受光
部９から半導体結晶側壁間にキャリアの拡散長以上の距
離を保つことにより、側壁で再結合するキャリアの割合
の減少を実現したが、これは半導体結晶１の表面及び裏
面における界面再結合が支配的だったことを意味する。
前記半導体結晶１の表面及び裏面には界面再結合を抑制
するパッシベーション膜４が形成されているが、界面再
結合を完全に防止するものではないからである。すなわ
ち、半導体結晶側壁に前記パッシベーション膜４を形成
する場合、赤外線受光部９から半導体結晶側壁間に素子
厚さ程度の距離があれば、従来構造の赤外線検出素子と
同等の過剰少数キャリア寿命が得られる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
る。
【００１２】図１の実施例において、赤外線を検出する
ための半導体結晶１はＨｇ1-X ＣｄX Ｔｅ単結晶を用い
た。ここでＸ値は前記半導体結晶１の組成を表すもの
で、本実施例では０．２３５とした。また、前記半導体
結晶１の７７Ｋにおける多数キャリア濃度は４×１０14
cm-3、電子移動度は１．３×１０5cm2／Ｖｓｅｃであ
る。この半導体結晶１をエポキシ接着剤３を用いて熱伝
導率及び電気絶縁性に優れるサファイア基板２に接着
し、研磨及びウェットエッチングにより厚さ約７μmと
した。半導体結晶１の輪郭は、フォトレジストパターン
をマスクとしてＡｒイオンビームエッチングで加工し、
前記半導体結晶１の両端には、Ｃｒ、Ａｕを順に蒸着し
たプラス電極５及びグラウンド電極６を形成した。
ための半導体結晶１はＨｇ1-X ＣｄX Ｔｅ単結晶を用い
た。ここでＸ値は前記半導体結晶１の組成を表すもの
で、本実施例では０．２３５とした。また、前記半導体
結晶１の７７Ｋにおける多数キャリア濃度は４×１０14
cm-3、電子移動度は１．３×１０5cm2／Ｖｓｅｃであ
る。この半導体結晶１をエポキシ接着剤３を用いて熱伝
導率及び電気絶縁性に優れるサファイア基板２に接着
し、研磨及びウェットエッチングにより厚さ約７μmと
した。半導体結晶１の輪郭は、フォトレジストパターン
をマスクとしてＡｒイオンビームエッチングで加工し、
前記半導体結晶１の両端には、Ｃｒ、Ａｕを順に蒸着し
たプラス電極５及びグラウンド電極６を形成した。
【００１３】本発明の第１の実施例の半導体結晶１輪郭
の形状は、図２の説明図において、前記プラス電極５の
中心を原点として前記グラウンド電極６方向にｘ軸を取
り、かつ前記プラス電極５から任意の距離Ｘだけ離れた
前記ｘ軸上の点から前記半導体結晶１の側壁までの距離
をｆ（Ｘ）としたときｆ（Ｘ）＝Ａ／［１＋ｅｘｐ
｛（Ｘ−Ｂ）／Ｃ｝］で表される指数関数曲線からなる
形状とした。ここでＡ＝９０μm 、Ｂ＝７５μm 、Ｃ＝
４５μm とした。また前記電極５、６間の距離は１５０
μm とし、前記半導体結晶１の形状からプラス電極５の
幅は１５０μm 、グラウンド電極６の幅は２５μm であ
る。半導体結晶表面、側面及び裏面に形成するパッシベ
ーション膜４は陽極酸化皮膜で、界面電位を正に保つ働
きにより過剰少数キャリアが界面で再結合するのを抑制
するものである。結晶表面にはさらに、赤外線に対して
透明なＺｎＳ絶縁膜７を形成した。ここではＺｎＳ膜７
の厚さは０．９μm で、波長８μm の赤外線に対して反
射防止膜の役割も兼ねている。この絶縁膜上の赤外線検
出部９を除く領域に遮光マスク８としてＣｒ、Ａｕを順
に蒸着した。開口部は５０μm □で、半導体結晶１の側
壁及び両電極５、６より等距離となるように配置した。
このとき、開口部から半導体結晶側壁への最短距離は
７．８μm である。
の形状は、図２の説明図において、前記プラス電極５の
中心を原点として前記グラウンド電極６方向にｘ軸を取
り、かつ前記プラス電極５から任意の距離Ｘだけ離れた
前記ｘ軸上の点から前記半導体結晶１の側壁までの距離
をｆ（Ｘ）としたときｆ（Ｘ）＝Ａ／［１＋ｅｘｐ
｛（Ｘ−Ｂ）／Ｃ｝］で表される指数関数曲線からなる
形状とした。ここでＡ＝９０μm 、Ｂ＝７５μm 、Ｃ＝
４５μm とした。また前記電極５、６間の距離は１５０
μm とし、前記半導体結晶１の形状からプラス電極５の
幅は１５０μm 、グラウンド電極６の幅は２５μm であ
る。半導体結晶表面、側面及び裏面に形成するパッシベ
ーション膜４は陽極酸化皮膜で、界面電位を正に保つ働
きにより過剰少数キャリアが界面で再結合するのを抑制
するものである。結晶表面にはさらに、赤外線に対して
透明なＺｎＳ絶縁膜７を形成した。ここではＺｎＳ膜７
の厚さは０．９μm で、波長８μm の赤外線に対して反
射防止膜の役割も兼ねている。この絶縁膜上の赤外線検
出部９を除く領域に遮光マスク８としてＣｒ、Ａｕを順
に蒸着した。開口部は５０μm □で、半導体結晶１の側
壁及び両電極５、６より等距離となるように配置した。
このとき、開口部から半導体結晶側壁への最短距離は
７．８μm である。
【００１４】また第２の実施例では、半導体結晶１の輪
郭をｆ（Ｘ）＝Ｄ×ｅｘｐ（−ＥＸ）で表される指数関
数曲線からなる形状とした。ここで、Ｄ＝７５μm 、Ｅ
＝５４μm とし、前記電極５、６間距離は１５０μm 、
プラス電極５の幅は１５０μm 、グラウンド電極６の幅
は６７μm である。このとき、開口部から半導体結晶側
壁への最短距離は１９μm である。
郭をｆ（Ｘ）＝Ｄ×ｅｘｐ（−ＥＸ）で表される指数関
数曲線からなる形状とした。ここで、Ｄ＝７５μm 、Ｅ
＝５４μm とし、前記電極５、６間距離は１５０μm 、
プラス電極５の幅は１５０μm 、グラウンド電極６の幅
は６７μm である。このとき、開口部から半導体結晶側
壁への最短距離は１９μm である。
【００１５】次に、動作について説明する。
【００１６】前記の本実施例の赤外線検出素子は、視野
角２５°のアパーチャー及び５．５μm 〜８．０μm の
波長帯のみの赤外線を透過するバンドパスフィルター
（透過率９０％）とともに液体窒素温度に冷却して動作
させた。このとき、背景輻射量は６×１０15ｐｈ／cm2
ｓｅｃである。
角２５°のアパーチャー及び５．５μm 〜８．０μm の
波長帯のみの赤外線を透過するバンドパスフィルター
（透過率９０％）とともに液体窒素温度に冷却して動作
させた。このとき、背景輻射量は６×１０15ｐｈ／cm2
ｓｅｃである。
【００１７】第１の実施例の赤外線検出素子の抵抗値
は、７７Ｋにおいて１１８Ωとなり従来構造の５４Ωに
比べて増大し、特に特性に関与する赤外線受光部９とグ
ラウンド電極６間の抵抗は、従来構造の２７Ωに対して
８３Ωに増大した。一方、過剰少数キャリアの平均寿命
は両者とも約１μｓｅｃであった。前記赤外線検出素子
のレスポンシビティは、プラス電極５からグラウンド電
極６に向かって０．３〜１０ｍＡのバイアス電流を流
し、５００Ｋの黒体炉から放射される赤外光を周波数８
００Ｈｚのチョッパーでパルス光として入射して測定し
た。また比検出能は周波数１５ｋＨｚにおいて測定し
た。以上の測定結果を図４及び図５に示す。同図には、
同一基板上に製造した図７の構造の従来型赤外線検出素
子の特性も示したが、レスポンシビティで約２．５倍、
比検出能で約２倍の向上が実現した。このことは言いか
えると、約２倍の温度分解能で鮮明な赤外画像を取得す
ることができるということである。
は、７７Ｋにおいて１１８Ωとなり従来構造の５４Ωに
比べて増大し、特に特性に関与する赤外線受光部９とグ
ラウンド電極６間の抵抗は、従来構造の２７Ωに対して
８３Ωに増大した。一方、過剰少数キャリアの平均寿命
は両者とも約１μｓｅｃであった。前記赤外線検出素子
のレスポンシビティは、プラス電極５からグラウンド電
極６に向かって０．３〜１０ｍＡのバイアス電流を流
し、５００Ｋの黒体炉から放射される赤外光を周波数８
００Ｈｚのチョッパーでパルス光として入射して測定し
た。また比検出能は周波数１５ｋＨｚにおいて測定し
た。以上の測定結果を図４及び図５に示す。同図には、
同一基板上に製造した図７の構造の従来型赤外線検出素
子の特性も示したが、レスポンシビティで約２．５倍、
比検出能で約２倍の向上が実現した。このことは言いか
えると、約２倍の温度分解能で鮮明な赤外画像を取得す
ることができるということである。
【００１８】また前記第２の実施例の赤外線検出素子に
おいても、同様に感度特性向上を実現することを確認し
た。
おいても、同様に感度特性向上を実現することを確認し
た。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば赤
外線検出部となる半導体結晶の電気抵抗値を、過剰少数
キャリアの平均寿命を損なうことなく増大させることが
できるため、光伝導型赤外線検出素子の感度を向上させ
ることが可能となる。
外線検出部となる半導体結晶の電気抵抗値を、過剰少数
キャリアの平均寿命を損なうことなく増大させることが
できるため、光伝導型赤外線検出素子の感度を向上させ
ることが可能となる。
【図１】本発明の光伝導型赤外線検出素子の構造を
（ａ）は上面から、（ｂ）は断面を示した図である。
（ａ）は上面から、（ｂ）は断面を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施例の形態を説明するための
図である。
図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図面である。
【図４】実施例の動作を説明するための図面である。
【図５】実施例の動作を説明するための図面である。
【図６】従来の光伝導型赤外線検出素子の構造を示す図
である。
である。
【図７】従来の光伝導型赤外線検出素子の構造を（ａ）
上面から、（ｂ）は断面を示した図である。
上面から、（ｂ）は断面を示した図である。
１ 半導体結晶 ２ 基板 ３ 接着剤 ４ パッシベーション膜 ５ プラス電極 ６ グラウンド電極 ７ 絶縁膜 ８ 遮光マスク ９ 赤外線受光部
Claims (3)
- 【請求項１】赤外線を検出する半導体結晶と、前記半導
体結晶の両端に設けられたプラス電極及びグラウンド電
極の２種の電極と、前記半導体結晶の表面、裏面及び前
記２種の電極とのコンタクト部分を除く側面に設けられ
たパッシベーション膜と、前記半導体結晶上及び前記２
種の電極上に設けられた赤外線に対して透明な絶縁膜
と、前記絶縁膜上に半導体結晶全面を覆うように設けら
れた前記半導体結晶より小さい面積の赤外線受光部を開
口した遮光マスクとからなる光伝導型赤外線検出素子に
おいて、前記２種の電極間の半導体結晶が前記プラス電
極側の幅が広く、前記グラウンド電極側の幅が狭い形状
よりなることを特徴とする光伝導型赤外線検出素子。 - 【請求項２】前記２種の電極間の半導体結晶を形作る輪
郭が指数関数で表される曲線形状であることを特徴とす
る請求項１記載の光伝導型赤外線検出素子。 - 【請求項３】前記赤外線受光部から前記半導体結晶側壁
までの最短距離が前記半導体結晶の厚さと等しいことを
特徴とする請求項１ないし２記載の光伝導型赤外線検出
素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8049950A JP2773730B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 光伝導型赤外線検出素子 |
| US08/813,092 US5900631A (en) | 1996-03-07 | 1997-03-07 | Highly sensitive photoconductive infrared detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8049950A JP2773730B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 光伝導型赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243450A true JPH09243450A (ja) | 1997-09-19 |
| JP2773730B2 JP2773730B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=12845321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8049950A Expired - Fee Related JP2773730B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 光伝導型赤外線検出素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5900631A (ja) |
| JP (1) | JP2773730B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110023725A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-07-16 | 浜松光子学株式会社 | 光检测器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6143584A (en) * | 1997-07-25 | 2000-11-07 | Denso Corporation | Method for fabrication of a semiconductor sensor |
| SE526765C2 (sv) * | 2003-09-26 | 2005-11-01 | Albax Systems Ab | En detektor för detektering av elektromagnetisk strålning |
| US20090001491A1 (en) * | 2006-10-30 | 2009-01-01 | Biomimetics Technologies Inc | Method for producing a microchip that is able to detect infrared light with a semiconductor at room temperature |
| US9252182B2 (en) | 2012-09-05 | 2016-02-02 | Northrop Grumman Systems Corporation | Infrared multiplier for photo-conducting sensors |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2490014A1 (fr) * | 1980-09-11 | 1982-03-12 | Scavennec Andre | Phototransistor a heterojonction emetteur-base a couche d'emetteur localement de type inverse |
| US5241196A (en) * | 1991-10-15 | 1993-08-31 | Santa Barbara Research Center | Photoresponsive device including composition grading and recessed contacts for trapping minority carriers |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP8049950A patent/JP2773730B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-03-07 US US08/813,092 patent/US5900631A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110023725A (zh) * | 2016-12-14 | 2019-07-16 | 浜松光子学株式会社 | 光检测器 |
| US11255730B2 (en) | 2016-12-14 | 2022-02-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detector |
| CN110023725B (zh) * | 2016-12-14 | 2022-06-03 | 浜松光子学株式会社 | 光检测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773730B2 (ja) | 1998-07-09 |
| US5900631A (en) | 1999-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103606588B (zh) | 光电二极管以及光电二极管阵列 | |
| US2644852A (en) | Germanium photocell | |
| JP2773730B2 (ja) | 光伝導型赤外線検出素子 | |
| US5115295A (en) | Photodetector device | |
| US4307319A (en) | Semiconductor layer of oxygen depletion type cerium oxide or lead oxide | |
| JPH0534463A (ja) | Ｘ線イメージセンサ | |
| JPS5818978A (ja) | 光センサ | |
| JP2770810B2 (ja) | 受光素子 | |
| EP0743687B1 (en) | Optical trigger thyristor and fabrication method | |
| JP2002528888A (ja) | 透明な電極層をスタラクチャ化するための方法 | |
| JPS6246278Y2 (ja) | ||
| JPH0644640B2 (ja) | 入射位置検出用半導体装置 | |
| JPH06314814A (ja) | 光起電力装置および色センサ | |
| JPS5742174A (en) | Solid image pickup device | |
| JP2661689B2 (ja) | 光センサ | |
| JPS584985A (ja) | 光検知素子 | |
| JP5731869B2 (ja) | 半導体紫外線受光装置 | |
| JPS6015005B2 (ja) | 光起電力型赤外線検知素子 | |
| JPH11163383A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS63262528A (ja) | 光伝導型赤外線検出器 | |
| JPH02241065A (ja) | 光検出素子 | |
| JPH01115169A (ja) | 入射位置検出用半導体装置 | |
| JPH04284676A (ja) | 赤外線検知素子 | |
| JPH11340496A (ja) | ｐｉｎ型半導体受光素子 | |
| JPS60231359A (ja) | ホトダイオ−ドアレイ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980324 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080424 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090424 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100424 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |