JPH11330505A - 半導体光電変換装置とその製造方法 - Google Patents
半導体光電変換装置とその製造方法Info
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- JPH11330505A JPH11330505A JP10138447A JP13844798A JPH11330505A JP H11330505 A JPH11330505 A JP H11330505A JP 10138447 A JP10138447 A JP 10138447A JP 13844798 A JP13844798 A JP 13844798A JP H11330505 A JPH11330505 A JP H11330505A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】保護層の比抵抗値が低く、ダイオード特性の抵
抗面積値積が低く、高品質の半導体光電変換装置を形成
することが困難であった。 【解決手段】単結晶ＣｄＺｎＴｅからなる基板１１上に
は化学気相成長法により、ＨｇＣｄＴｅからなる受光層
１２が形成される。この受光層１２と連続してＣｄＴｅ
からなる保護層１３が形成される。受光層１２内の導電
領域１４にはインジウム電極１５が接続される。保護層
１３には炭素が例えば２×１０19ｃｍ-3の濃度で添加さ
れ、高比抵抗とされている。したがって、ダイオード特
性の抵抗面積値積を高くでき、高品質の半導体光電変換
装置を形成できる。
抗面積値積が低く、高品質の半導体光電変換装置を形成
することが困難であった。 【解決手段】単結晶ＣｄＺｎＴｅからなる基板１１上に
は化学気相成長法により、ＨｇＣｄＴｅからなる受光層
１２が形成される。この受光層１２と連続してＣｄＴｅ
からなる保護層１３が形成される。受光層１２内の導電
領域１４にはインジウム電極１５が接続される。保護層
１３には炭素が例えば２×１０19ｃｍ-3の濃度で添加さ
れ、高比抵抗とされている。したがって、ダイオード特
性の抵抗面積値積を高くでき、高品質の半導体光電変換
装置を形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体装置に
係り、特に赤外線を受光する半導体光電変換装置とその
製造方法に関する。
係り、特に赤外線を受光する半導体光電変換装置とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来の半導体光電変換装置を示
すものであり、最も代表的なＨｇＣｄＴｅを材料として
用いた赤外線受光素子の一例を示している。図９におい
て、例えばＣｄＺｎＴｅからなる基板１０１の上にはＨ
ｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ（０≦ｘ＜１）からなる受光層１０２
が形成されている。この受光層１０２の表面にはＣｄ
1-y Ｚｎy Ｔｅ（０≦ｙ≦１）からなる保護層１０３が
形成され、受光層１０２の内部には不純物が導入された
導電領域１０４が形成され、この導電領域１０４に電極
１０５が形成されている。
すものであり、最も代表的なＨｇＣｄＴｅを材料として
用いた赤外線受光素子の一例を示している。図９におい
て、例えばＣｄＺｎＴｅからなる基板１０１の上にはＨ
ｇ1-x Ｃｄx Ｔｅ（０≦ｘ＜１）からなる受光層１０２
が形成されている。この受光層１０２の表面にはＣｄ
1-y Ｚｎy Ｔｅ（０≦ｙ≦１）からなる保護層１０３が
形成され、受光層１０２の内部には不純物が導入された
導電領域１０４が形成され、この導電領域１０４に電極
１０５が形成されている。
【０００３】図９に示す赤外線受光素子は、Ｈｇ1-x Ｃ
ｄx Ｔｅ（０≦ｘ＜１）１０２の表面に、表面再結合密
度を減少させるため、禁制帯幅の広いＣｄ1-y Ｚｎy Ｔ
ｅ（０≦ｙ≦１）を保護層１０３として形成している。
しかし、このＣｄ1-y ＺｎyＴｅ（０≦ｙ≦１）からな
る保護層１０３は不純物を導入しない無添加層である。
このため、保護層１０３の比抵抗値が低く、ダイオード
特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）が低く、赤外線受光素子
として十分な特性が得られなかった。
ｄx Ｔｅ（０≦ｘ＜１）１０２の表面に、表面再結合密
度を減少させるため、禁制帯幅の広いＣｄ1-y Ｚｎy Ｔ
ｅ（０≦ｙ≦１）を保護層１０３として形成している。
しかし、このＣｄ1-y ＺｎyＴｅ（０≦ｙ≦１）からな
る保護層１０３は不純物を導入しない無添加層である。
このため、保護層１０３の比抵抗値が低く、ダイオード
特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）が低く、赤外線受光素子
として十分な特性が得られなかった。
【０００４】一方、図１０は、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅを材
料として用いた従来の他の赤外線受光素子を示すもので
あり、図９と同一部分には同一符号を付す。図１０に示
すように、Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅからなる基板１０１上
に、格子定数の等しいＨｇＣｄＴｅを例えばエピタキシ
ャル成長して受光層１０２が形成され、この受光層１０
２にイオン注入等の手法を用いて、受光層１０２と異な
る導電型の導電領域１０４が形成されている。受光層１
０２の表面にはＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（０≦ｙ≦１）から
なる保護層１０３が形成され、前記導電領域１０４に電
極１０５が形成されている。上記受光層１０２での光電
変換効率を向上させるため、受光層１０２としてのＨｇ
1-x Ｃｄx Ｔｅ中の転位密度を減少する必要があること
が一般的に知られている。そのため、受光層（Ｈｇ1-x
Ｃｄx Ｔｅ）１０２と基板（Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ）１０
１の格子定数を±０．１％以内で一致させることが必要
である。
料として用いた従来の他の赤外線受光素子を示すもので
あり、図９と同一部分には同一符号を付す。図１０に示
すように、Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅからなる基板１０１上
に、格子定数の等しいＨｇＣｄＴｅを例えばエピタキシ
ャル成長して受光層１０２が形成され、この受光層１０
２にイオン注入等の手法を用いて、受光層１０２と異な
る導電型の導電領域１０４が形成されている。受光層１
０２の表面にはＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（０≦ｙ≦１）から
なる保護層１０３が形成され、前記導電領域１０４に電
極１０５が形成されている。上記受光層１０２での光電
変換効率を向上させるため、受光層１０２としてのＨｇ
1-x Ｃｄx Ｔｅ中の転位密度を減少する必要があること
が一般的に知られている。そのため、受光層（Ｈｇ1-x
Ｃｄx Ｔｅ）１０２と基板（Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ）１０
１の格子定数を±０．１％以内で一致させることが必要
である。
【０００５】図１１は、さらに別の従来例を示すもので
あり、図１０と同一部分には同一符号を付す。この例
は、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる受光層１０２と格子定
数が一致しないＣｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅからなる
基板１０１をやむを得ず使用する場合を示している。こ
の場合、基板１０１と受光層１０２との間にＣｄ1-y Ｚ
ｎy Ｔｅからなる緩衝層１０６が例えばエピタキシャル
成長によって形成されている。しかし、このＣｄ1-y Ｚ
ｎy Ｔｅの緩衝層１０６は結晶の品質が悪く、基板１０
１と比較して２倍以上の転位密度を有している。したが
って、その緩衝層１０６上に成長したＨｇＣｄＴｅから
なる受光層１０２の転位密度は、格子定数の異なったＣ
ｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅ基板上に直接成長したＨｇ
ＣｄＴｅ層のそれより多く、赤外線素子特性を比較した
場合においても、緩衝層１０６上に成長したＨｇＣｄＴ
ｅウェハに形成した素子のほうが、格子定数の異なった
Ｃｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅ基板上に直接成長したＨ
ｇＣｄＴｅ層に素子を形成した場合に比べて劣ってい
た。
あり、図１０と同一部分には同一符号を付す。この例
は、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅからなる受光層１０２と格子定
数が一致しないＣｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅからなる
基板１０１をやむを得ず使用する場合を示している。こ
の場合、基板１０１と受光層１０２との間にＣｄ1-y Ｚ
ｎy Ｔｅからなる緩衝層１０６が例えばエピタキシャル
成長によって形成されている。しかし、このＣｄ1-y Ｚ
ｎy Ｔｅの緩衝層１０６は結晶の品質が悪く、基板１０
１と比較して２倍以上の転位密度を有している。したが
って、その緩衝層１０６上に成長したＨｇＣｄＴｅから
なる受光層１０２の転位密度は、格子定数の異なったＣ
ｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅ基板上に直接成長したＨｇ
ＣｄＴｅ層のそれより多く、赤外線素子特性を比較した
場合においても、緩衝層１０６上に成長したＨｇＣｄＴ
ｅウェハに形成した素子のほうが、格子定数の異なった
Ｃｄ1-y Ｚｎy ＴｅやＣｄＴｅ基板上に直接成長したＨ
ｇＣｄＴｅ層に素子を形成した場合に比べて劣ってい
た。
【０００６】また、Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅからなる緩衝層
１０６のキャリア濃度は、基板１０１のそれより高いた
め比抵抗が低く、基板１０１の底面から入射した赤外線
によって基板１０１中で生成されたキャリアが導電領域
１０４に達したり、受光層１０２中で再結合することに
よって雑音を発生する原因となっていた。したがって、
受光層１０２と格子定数の差を±０．１％以内に設定し
たＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅからなる緩衝層を積層して赤外線
受光素子を製造することはなかった。
１０６のキャリア濃度は、基板１０１のそれより高いた
め比抵抗が低く、基板１０１の底面から入射した赤外線
によって基板１０１中で生成されたキャリアが導電領域
１０４に達したり、受光層１０２中で再結合することに
よって雑音を発生する原因となっていた。したがって、
受光層１０２と格子定数の差を±０．１％以内に設定し
たＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅからなる緩衝層を積層して赤外線
受光素子を製造することはなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来は
有機化合物を原料に用いる化学気相成長法で成長したＨ
ｇＣｄＴｅ層をウェハとして用いた場合、保護層の比抵
抗値が低く、ダイオード特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）
が低く、高品質の赤外線受光素子を形成することが困難
であった。
有機化合物を原料に用いる化学気相成長法で成長したＨ
ｇＣｄＴｅ層をウェハとして用いた場合、保護層の比抵
抗値が低く、ダイオード特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）
が低く、高品質の赤外線受光素子を形成することが困難
であった。
【０００８】さらに、緩衝層を有する構成の場合、高比
抵抗の緩衝層を形成することが困難であり、感度が高い
赤外線受光素子を形成することが困難であった。本発明
は、上記課題を解決するためになされたものであり、そ
の目的とするところは、高比抵抗値の保護層を形成する
ことができ、ダイオード特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）
を向上し得るとともに、緩衝層を有する構成の場合、高
抵抗の緩衝層を形成することができ、感度を向上するこ
とが可能な半導体光電変換装置とその製造方法を提供し
ようとするものである。
抵抗の緩衝層を形成することが困難であり、感度が高い
赤外線受光素子を形成することが困難であった。本発明
は、上記課題を解決するためになされたものであり、そ
の目的とするところは、高比抵抗値の保護層を形成する
ことができ、ダイオード特性の抵抗面積値積（Ｒ0 Ａ）
を向上し得るとともに、緩衝層を有する構成の場合、高
抵抗の緩衝層を形成することができ、感度を向上するこ
とが可能な半導体光電変換装置とその製造方法を提供し
ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、第１の化合物半導体からなる基板と、前記基
板上に形成される第２の化合物半導体からなる受光層
と、前記受光層の表面領域内に形成され、受光層と異な
る導電型の導電領域と、前記導電領域に接続された電極
と、前記受光層上に形成され、前記受光層内の炭素濃度
より高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備してい
る。
するため、第１の化合物半導体からなる基板と、前記基
板上に形成される第２の化合物半導体からなる受光層
と、前記受光層の表面領域内に形成され、受光層と異な
る導電型の導電領域と、前記導電領域に接続された電極
と、前記受光層上に形成され、前記受光層内の炭素濃度
より高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備してい
る。
【００１０】また、本発明は、第１の化合物半導体から
なる基板と、前記基板上に形成され、前記第１の化合物
半導体と格子定数がほぼ等しい第２の化合物半導体から
なる受光層と、前記受光層上に形成され、前記受光層に
含まれる炭素濃度より高い濃度の炭素を含み、この炭素
の濃度が表面に近接するに従い高くされた前記第２の化
合物半導体からなる中間層と、前記中間層の表面領域内
に形成され、受光層と異なる導電型の導電領域と、前記
導電領域に接続された電極と、前記受光層上に形成さ
れ、少なくとも前記中間層内の炭素濃度とより高い濃度
の炭素が添加された保護層とを具備している。
なる基板と、前記基板上に形成され、前記第１の化合物
半導体と格子定数がほぼ等しい第２の化合物半導体から
なる受光層と、前記受光層上に形成され、前記受光層に
含まれる炭素濃度より高い濃度の炭素を含み、この炭素
の濃度が表面に近接するに従い高くされた前記第２の化
合物半導体からなる中間層と、前記中間層の表面領域内
に形成され、受光層と異なる導電型の導電領域と、前記
導電領域に接続された電極と、前記受光層上に形成さ
れ、少なくとも前記中間層内の炭素濃度とより高い濃度
の炭素が添加された保護層とを具備している。
【００１１】前記受光層に含まれる炭素の濃度はほぼ５
×１０17ｃｍ-3以下であり、前記保護層に含まれる炭素
の濃度はほぼ１×１９19ｃｍ-3以上である。前記中間層
の禁制帯幅は、前記炭素濃度の変化に従って増加する。
×１０17ｃｍ-3以下であり、前記保護層に含まれる炭素
の濃度はほぼ１×１９19ｃｍ-3以上である。前記中間層
の禁制帯幅は、前記炭素濃度の変化に従って増加する。
【００１２】また、本発明は、受光層を禁制帯幅の広い
半導体基板上に形成する半導体光電変換装置であって、
前記半導体基板と前記受光層の相互間に、前記受光層に
含まれる炭素の濃度より高い濃度の炭素を含む緩衝層を
具備している。
半導体基板上に形成する半導体光電変換装置であって、
前記半導体基板と前記受光層の相互間に、前記受光層に
含まれる炭素の濃度より高い濃度の炭素を含む緩衝層を
具備している。
【００１３】前記受光層中に含まれる炭素の濃度は、ほ
ぼ５×１０17ｃｍ-3以下であり、前記緩衝層中に含まれ
る炭素の濃度は１×１０19ｃｍ-3以上である。前記受光
層と前記緩衝層の相互間に形成された中間層をさらに含
み、前記中間層中に含まれる炭素の濃度は半導体基板側
が１×１０19ｃｍ-3以上で、受光層側が５×１０17ｃｍ
-3以下であり、前記緩衝層側から受光層側に徐々に濃度
が変化している。
ぼ５×１０17ｃｍ-3以下であり、前記緩衝層中に含まれ
る炭素の濃度は１×１０19ｃｍ-3以上である。前記受光
層と前記緩衝層の相互間に形成された中間層をさらに含
み、前記中間層中に含まれる炭素の濃度は半導体基板側
が１×１０19ｃｍ-3以上で、受光層側が５×１０17ｃｍ
-3以下であり、前記緩衝層側から受光層側に徐々に濃度
が変化している。
【００１４】前記緩衝層は、格子定数がほぼ等しい半導
体基板上に形成される。前記緩衝層は、格子定数が異な
る半導体基板上に形成される。さらに本発明は、禁制帯
幅の広い半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、
前記半導体基板に含まれる炭素の濃度より高い濃度の炭
素を含む緩衝層と、前記緩衝層上に形成され、前記半導
体基板に含まれる炭素の濃度より高く前記緩衝層に含ま
れる炭素の濃度より低い濃度の炭素を含む第１の中間層
と、前記第１の中間層上に形成され、前記第１の中間層
と格子定数がほぼ等しい受光層と、前記受光層上に形成
され、前記受光層に含まれる炭素濃度より高い濃度の炭
素を含み、この炭素の濃度が表面に近接するに従い高く
された前記第２の中間層と、前記第２の中間層の表面領
域内に形成され、受光層と異なる導電型の導電領域と、
前記導電領域に接続された電極と、前記第２の中間層上
に形成され、少なくとも前記第２の中間層内の炭素濃度
より高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備してい
る。
体基板上に形成される。前記緩衝層は、格子定数が異な
る半導体基板上に形成される。さらに本発明は、禁制帯
幅の広い半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、
前記半導体基板に含まれる炭素の濃度より高い濃度の炭
素を含む緩衝層と、前記緩衝層上に形成され、前記半導
体基板に含まれる炭素の濃度より高く前記緩衝層に含ま
れる炭素の濃度より低い濃度の炭素を含む第１の中間層
と、前記第１の中間層上に形成され、前記第１の中間層
と格子定数がほぼ等しい受光層と、前記受光層上に形成
され、前記受光層に含まれる炭素濃度より高い濃度の炭
素を含み、この炭素の濃度が表面に近接するに従い高く
された前記第２の中間層と、前記第２の中間層の表面領
域内に形成され、受光層と異なる導電型の導電領域と、
前記導電領域に接続された電極と、前記第２の中間層上
に形成され、少なくとも前記第２の中間層内の炭素濃度
より高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備してい
る。
【００１５】本発明の方法は、有機化合物を原料とした
化学気相成長法により、基板上に受光層を成長する工程
と、前記有機化合物に炭素を含むガスを供給し、前記受
光層上に前記受光層内の炭素濃度より高い濃度の炭素が
添加された保護層を形成する工程と、前記保護膜の一部
を除去し、前記受光層の表面領域を露出させる工程と、
前記受光層の表面領域内に不純物を導入し、前記受光層
と異なる導電型の導電領域を形成する工程と、前記導電
領域に接続された電極を形成する工程とを具備してい
る。
化学気相成長法により、基板上に受光層を成長する工程
と、前記有機化合物に炭素を含むガスを供給し、前記受
光層上に前記受光層内の炭素濃度より高い濃度の炭素が
添加された保護層を形成する工程と、前記保護膜の一部
を除去し、前記受光層の表面領域を露出させる工程と、
前記受光層の表面領域内に不純物を導入し、前記受光層
と異なる導電型の導電領域を形成する工程と、前記導電
領域に接続された電極を形成する工程とを具備してい
る。
【００１６】また、本発明の方法は、有機化合物を原料
とした化学気相成長法により、基板上に受光層を成長す
る工程と、前記受光層上に前記受光層内の炭素濃度より
高く、膜の成長に従って高い濃度の炭素が添加された中
間層を形成する工程と、前記中間層の上に少なくとも前
記中間層内より高い濃度の炭素を含む保護膜を形成する
工程と、前記保護膜の一部を除去し、前記受光層の表面
領域を露出させる工程と、前記受光層の表面領域内に不
純物を導入し、前記受光層と異なる導電型の導電領域を
形成する工程と、前記導電領域に接続された電極を形成
する工程とを具備している。
とした化学気相成長法により、基板上に受光層を成長す
る工程と、前記受光層上に前記受光層内の炭素濃度より
高く、膜の成長に従って高い濃度の炭素が添加された中
間層を形成する工程と、前記中間層の上に少なくとも前
記中間層内より高い濃度の炭素を含む保護膜を形成する
工程と、前記保護膜の一部を除去し、前記受光層の表面
領域を露出させる工程と、前記受光層の表面領域内に不
純物を導入し、前記受光層と異なる導電型の導電領域を
形成する工程と、前記導電領域に接続された電極を形成
する工程とを具備している。
【００１７】前記中間層を形成する工程は、前記受光層
の成長終了前に、前記有機化合物に炭素を含むガスを徐
々に供給する。前記中間層を形成する工程は、前記受光
層の成長終了前に、前記受光層の成長温度を低下する。
の成長終了前に、前記有機化合物に炭素を含むガスを徐
々に供給する。前記中間層を形成する工程は、前記受光
層の成長終了前に、前記受光層の成長温度を低下する。
【００１８】また、本発明の方法は、有機化合物を原料
とした化学気相成長法により、基板上に第１の化合物半
導体からなり、基板より濃度の高い炭素を含む緩衝層を
成長する工程と、前記緩衝層上に第２の化合物半導体か
らなり、前記緩衝層内の炭素濃度より低い濃度の炭素が
添加された受光層を形成する工程と、前記受光層の表面
領域内に不純物を導入し、前記受光層と異なる導電型の
導電領域を形成する工程と、前記受光層の上に少なくと
も前記受光層内より高い濃度の炭素を含む保護膜を形成
する工程と、前記保護膜の一部を除去し、前記導電領域
を露出させる工程と、前記導電領域に接続された電極を
形成する工程とを具備している。
とした化学気相成長法により、基板上に第１の化合物半
導体からなり、基板より濃度の高い炭素を含む緩衝層を
成長する工程と、前記緩衝層上に第２の化合物半導体か
らなり、前記緩衝層内の炭素濃度より低い濃度の炭素が
添加された受光層を形成する工程と、前記受光層の表面
領域内に不純物を導入し、前記受光層と異なる導電型の
導電領域を形成する工程と、前記受光層の上に少なくと
も前記受光層内より高い濃度の炭素を含む保護膜を形成
する工程と、前記保護膜の一部を除去し、前記導電領域
を露出させる工程と、前記導電領域に接続された電極を
形成する工程とを具備している。
【００１９】前記有機化合物は、炭素を含むガスを有す
ることを特徴とする。前記緩衝層を形成する工程は、正
規の成長温度より低い温度に設定され、前記緩衝層を形
成した後、正規の成長温度を設定して前記緩衝層の上に
緩衝層より濃度の低い炭素を含む中間層を形成する工程
を含むことを特徴とする。
ることを特徴とする。前記緩衝層を形成する工程は、正
規の成長温度より低い温度に設定され、前記緩衝層を形
成した後、正規の成長温度を設定して前記緩衝層の上に
緩衝層より濃度の低い炭素を含む中間層を形成する工程
を含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。有機化合物を原料に用いた
化学気相成長法で成長した化合物半導体中には有機化合
物原料から炭素が混入することが知られている（G.B.St
ringfellow ORGANOMETALLIC VAPOR −PHASE EPITAXY p
．22，Academic Press 1989 ）。図１０（ａ）、図１
１（ａ）に示す構成の場合にも、図１０（ｂ）、図１１
（ｂ）に実線で示すように各層に炭素が混入している。
しかし、この各層の炭素濃度は意識に制御されたもので
はなく、膜の成長に伴って任意に混入したものであり、
従来、この炭素を低滅しなければ良好な半導体素子を形
成することができないと考えられていた。これに対し
て、本発明は、受光層や保護層に濃度が制御された炭素
を意識的に添加することにより、高品質の赤外線受光素
子を形成可能としている。
て図面を参照して説明する。有機化合物を原料に用いた
化学気相成長法で成長した化合物半導体中には有機化合
物原料から炭素が混入することが知られている（G.B.St
ringfellow ORGANOMETALLIC VAPOR −PHASE EPITAXY p
．22，Academic Press 1989 ）。図１０（ａ）、図１
１（ａ）に示す構成の場合にも、図１０（ｂ）、図１１
（ｂ）に実線で示すように各層に炭素が混入している。
しかし、この各層の炭素濃度は意識に制御されたもので
はなく、膜の成長に伴って任意に混入したものであり、
従来、この炭素を低滅しなければ良好な半導体素子を形
成することができないと考えられていた。これに対し
て、本発明は、受光層や保護層に濃度が制御された炭素
を意識的に添加することにより、高品質の赤外線受光素
子を形成可能としている。
【００２１】先ず、図１２を参照して本発明の原理につ
いて説明する。ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層、及びＣｄＺｎＴｅ
層に炭素を添加する実験を行った。炭素濃度が５×１０
17ｃｍ-3以下の場合、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層の比抵抗（図
１２に破線で示す）は１×１０-1Ω・ｃｍであり、イン
ジウム電極を接触させると電気的なバリア層が形成され
る場合がある。また、ＣｄＺｎＴｅ層の比抵抗（図１２
に実線で示す）は１×１０19ｃｍ-3以下の濃度で炭素を
添加した場合、比抵抗が１×１０4 Ω・ｃｍ以上になら
ず、保譲膜として不十分である。この実験よりｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層に対する良好なオーミック接触と十分高抵抗
なＣｄＺｎＴｅ保護層を得るための条件が判明した。す
なわち、ＣｄＺｎＴｅ層に１×１０19ｃｍ-3以上の濃度
で炭素を添加し、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層に５×１０17ｃｍ
-3以下の濃度で炭素を添加する必要がある。ＣｄＺｎＴ
ｅ層に添加する炭素濃度の上限は、例えば１×１０20ｃ
ｍ-3程度であり、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層に添加する炭素濃
度の下限は、図１２に示す場合１×１０16ｃｍ-3である
が、ゼロでなければ、１×１０16ｃｍ-3より低い濃度で
もよい。
いて説明する。ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層、及びＣｄＺｎＴｅ
層に炭素を添加する実験を行った。炭素濃度が５×１０
17ｃｍ-3以下の場合、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層の比抵抗（図
１２に破線で示す）は１×１０-1Ω・ｃｍであり、イン
ジウム電極を接触させると電気的なバリア層が形成され
る場合がある。また、ＣｄＺｎＴｅ層の比抵抗（図１２
に実線で示す）は１×１０19ｃｍ-3以下の濃度で炭素を
添加した場合、比抵抗が１×１０4 Ω・ｃｍ以上になら
ず、保譲膜として不十分である。この実験よりｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層に対する良好なオーミック接触と十分高抵抗
なＣｄＺｎＴｅ保護層を得るための条件が判明した。す
なわち、ＣｄＺｎＴｅ層に１×１０19ｃｍ-3以上の濃度
で炭素を添加し、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層に５×１０17ｃｍ
-3以下の濃度で炭素を添加する必要がある。ＣｄＺｎＴ
ｅ層に添加する炭素濃度の上限は、例えば１×１０20ｃ
ｍ-3程度であり、ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層に添加する炭素濃
度の下限は、図１２に示す場合１×１０16ｃｍ-3である
が、ゼロでなければ、１×１０16ｃｍ-3より低い濃度で
もよい。
【００２２】図１（ａ）は、上記原理に基づく本発明の
第１の実施の形態に係わる赤外線受光素子を示してい
る。図１（ａ）に示すように、単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚ
ｎ：４％）からなる基板１１上には有機化合物を原料と
する化学気相成長法により、例えばＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔ
ｅからなる受光層１２が形成される。さらに、この受光
層１２と連続して例えばＣｄＴｅからなる保護層１３が
形成される。この保護層１３を形成する際、ＣｄＴｅに
メタンガスを原料として炭素が例えば２×１０19ｃｍ-3
の濃度で添加される。この時のメタンガスの供給量は、
反応管内の分圧として例えば１×１０-4 Torr である。
その他の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチ
ルカドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度
３６０℃で、受光層１２、保護層１３をそれぞれ成長す
る。受光層（ＨｇＣｄＴｅ）１２の膜厚は約１０μｍ、
保護層（ＣｄＴｅ）１３の膜厚は約０．３μｍである。
この後、フォトリソグラフ技術を用いて保護層１３の一
部をエッチング除去し、一辺が２０μｍの正方形状の開
口部を形成する。この開口部から前記受光層１２内に、
例えばホウ素をイオン注入することにより、ｎ+ の導電
領域１４が形成される。この導電領域１４にインジウム
電極１５が形成され完成される。
第１の実施の形態に係わる赤外線受光素子を示してい
る。図１（ａ）に示すように、単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚ
ｎ：４％）からなる基板１１上には有機化合物を原料と
する化学気相成長法により、例えばＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔ
ｅからなる受光層１２が形成される。さらに、この受光
層１２と連続して例えばＣｄＴｅからなる保護層１３が
形成される。この保護層１３を形成する際、ＣｄＴｅに
メタンガスを原料として炭素が例えば２×１０19ｃｍ-3
の濃度で添加される。この時のメタンガスの供給量は、
反応管内の分圧として例えば１×１０-4 Torr である。
その他の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチ
ルカドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度
３６０℃で、受光層１２、保護層１３をそれぞれ成長す
る。受光層（ＨｇＣｄＴｅ）１２の膜厚は約１０μｍ、
保護層（ＣｄＴｅ）１３の膜厚は約０．３μｍである。
この後、フォトリソグラフ技術を用いて保護層１３の一
部をエッチング除去し、一辺が２０μｍの正方形状の開
口部を形成する。この開口部から前記受光層１２内に、
例えばホウ素をイオン注入することにより、ｎ+ の導電
領域１４が形成される。この導電領域１４にインジウム
電極１５が形成され完成される。
【００２３】図１（ｂ）は、炭素濃度（実線で示す）
と、混晶組成比（破線で示す）とを概略的に示してい
る。ここで、受光層１２の炭素濃度は、例えば５×１０
17ｃｍ-3であり、保護層１３の炭素濃度は、例えば１×
１０19ｃｍ-3である。
と、混晶組成比（破線で示す）とを概略的に示してい
る。ここで、受光層１２の炭素濃度は、例えば５×１０
17ｃｍ-3であり、保護層１３の炭素濃度は、例えば１×
１０19ｃｍ-3である。
【００２４】上記のようにして製造された赤外線受光素
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）の下で測
定した。炭素が無添加のＣｄＴｅからなる保護層を用い
た従来の構成の場合、同一面積のダイオードの抵抗面積
値積は約０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本
発明による炭素を添加したＣｄＴｅからなる保護層１３
を用いた場合、ダイオードの抵抗面積値積は約２００Ω
・ｃｍ2 に向上した。
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）の下で測
定した。炭素が無添加のＣｄＴｅからなる保護層を用い
た従来の構成の場合、同一面積のダイオードの抵抗面積
値積は約０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本
発明による炭素を添加したＣｄＴｅからなる保護層１３
を用いた場合、ダイオードの抵抗面積値積は約２００Ω
・ｃｍ2 に向上した。
【００２５】この炭素を添加した保護層１３の材質は、
ＣｄＴｅに限らず、禁制帯幅の大きいＺｎＴｅやＺｎＴ
ｅとの化合物であるＣｄＺｎＴｅとしてもよい。この場
合、さらにダイオード特性を改善できる。例えば亜鉛原
料としてジメチル亜鉛を用いて第１の実施の形態と同様
にして、受光層（ＨｇＣｄＴｅ）１２の成長と連続して
保護層（Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４））を成
長させる。そのウェハを用いて、上記と同様にイオン注
入を行って導電領域１４を形成し、さらに、電極１５を
形成してダイオードを作製してダイオード特性を測定し
た。この場合、ダイオードの抵抗面積値積は約２４０Ω
・ｃｍ2 とさらに向上した。
ＣｄＴｅに限らず、禁制帯幅の大きいＺｎＴｅやＺｎＴ
ｅとの化合物であるＣｄＺｎＴｅとしてもよい。この場
合、さらにダイオード特性を改善できる。例えば亜鉛原
料としてジメチル亜鉛を用いて第１の実施の形態と同様
にして、受光層（ＨｇＣｄＴｅ）１２の成長と連続して
保護層（Ｃｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４））を成
長させる。そのウェハを用いて、上記と同様にイオン注
入を行って導電領域１４を形成し、さらに、電極１５を
形成してダイオードを作製してダイオード特性を測定し
た。この場合、ダイオードの抵抗面積値積は約２４０Ω
・ｃｍ2 とさらに向上した。
【００２６】上記第１の実施の形態によれば、保護層
（ＣｄＴｅ）１３に炭素を例えば２×１０19ｃｍ-3の濃
度で添加することにより、保護層１３の抵抗面積値積を
大幅に向上することができ、赤外線受光素子の特性を改
善できる。
（ＣｄＴｅ）１３に炭素を例えば２×１０19ｃｍ-3の濃
度で添加することにより、保護層１３の抵抗面積値積を
大幅に向上することができ、赤外線受光素子の特性を改
善できる。
【００２７】次に、図２（ａ）（ｂ）を参照して本発明
の第２の実施の形態について説明する。図２（ａ）
（ｂ）において、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一
符号を付す。
の第２の実施の形態について説明する。図２（ａ）
（ｂ）において、図１（ａ）（ｂ）と同一部分には同一
符号を付す。
【００２８】図２（ａ）において、単結晶ＣｄＺｎＴｅ
（Ｚｎ：４％）の基板１１上に有機化合物を原料とする
化学気相成長法でＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層
１２が形成される。この受光層１２の成長終了３分前
に、原料ガスとしてメタンガスが加える。この時のメタ
ンガスの供給量は、反応管内の分圧として例えば１×１
０-5 Torr である。この後、メタンガスの添加量を時間
と共に増加し、３分後のメタンガスの分圧を１×１０-4
Torr とする。このようにして炭素がドープされたＨｇ
ＣｄＴｅからなる中間層１６が形成される。図２（ｂ）
に示すように、中間層１６の炭素濃度は、ＨｇＣｄＴｅ
の成長に従って高くなる。中間層１６を成長した時点で
水銀の供給を止め、連続してＣｄＴｅからなる保護層１
３が成長される。この保護層１３には炭素が例えば２×
１０19ｃｍ-3添加される。
（Ｚｎ：４％）の基板１１上に有機化合物を原料とする
化学気相成長法でＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層
１２が形成される。この受光層１２の成長終了３分前
に、原料ガスとしてメタンガスが加える。この時のメタ
ンガスの供給量は、反応管内の分圧として例えば１×１
０-5 Torr である。この後、メタンガスの添加量を時間
と共に増加し、３分後のメタンガスの分圧を１×１０-4
Torr とする。このようにして炭素がドープされたＨｇ
ＣｄＴｅからなる中間層１６が形成される。図２（ｂ）
に示すように、中間層１６の炭素濃度は、ＨｇＣｄＴｅ
の成長に従って高くなる。中間層１６を成長した時点で
水銀の供給を止め、連続してＣｄＴｅからなる保護層１
３が成長される。この保護層１３には炭素が例えば２×
１０19ｃｍ-3添加される。
【００２９】第２の実施の形態における成長条件は、原
料ガスとして金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプ
ロピルテルルを用い、成長温度３６０℃で各層をそれぞ
れ成長した。各層の膜厚はそれぞれ受光層１２が約１０
μｍ、炭素が添加された中間層１６が約０．２μｍ、保
護層１３が約０．３μｍである。保護層１３を形成後、
フォトリソグラフ技術を用いて、例えば一辺が２０μｍ
の正方形状に保護層１３をエッチングして除去し、開口
部を形成する。この開口部から中間層１６とｐ型の受光
層１２に例えばホウ素をイオン注入し、ｎ+ の導電領域
１４が形成される。この後、導電領域１４上に例えばイ
ンジウムの電極１５が形成される。炭素がドープされた
中間層１６にホウ素をイオン注入すると、インジウムと
の接触抵抗が低減され、液体窒素温度（７７Ｋ）でのオ
ーミック性が改善される。
料ガスとして金属水銀、ジメチルカドミウム、ジイソプ
ロピルテルルを用い、成長温度３６０℃で各層をそれぞ
れ成長した。各層の膜厚はそれぞれ受光層１２が約１０
μｍ、炭素が添加された中間層１６が約０．２μｍ、保
護層１３が約０．３μｍである。保護層１３を形成後、
フォトリソグラフ技術を用いて、例えば一辺が２０μｍ
の正方形状に保護層１３をエッチングして除去し、開口
部を形成する。この開口部から中間層１６とｐ型の受光
層１２に例えばホウ素をイオン注入し、ｎ+ の導電領域
１４が形成される。この後、導電領域１４上に例えばイ
ンジウムの電極１５が形成される。炭素がドープされた
中間層１６にホウ素をイオン注入すると、インジウムと
の接触抵抗が低減され、液体窒素温度（７７Ｋ）でのオ
ーミック性が改善される。
【００３０】上記のようにして赤外線受光素子を形成し
た後、液体窒素温度( ７７Ｋ) でダイオード特性を測定
した。無添加ＣｄＴｅからなる従来の保護層を用いた場
合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積値積が約
０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本発明によ
る炭素添加ＣｄＴｅからなる保護層１３を用いた場合、
ダイオードの抵抗面積値積が約２２０Ω・ｃｍ2 と大幅
に向上した。
た後、液体窒素温度( ７７Ｋ) でダイオード特性を測定
した。無添加ＣｄＴｅからなる従来の保護層を用いた場
合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積値積が約
０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本発明によ
る炭素添加ＣｄＴｅからなる保護層１３を用いた場合、
ダイオードの抵抗面積値積が約２２０Ω・ｃｍ2 と大幅
に向上した。
【００３１】炭素が添加された保護層はＣｄＴｅに限ら
ず、禁制帯幅の大きい例えばＺｎＴｅや、ＺｎＴｅとの
化合物であるＣｄＺｎＴｅを使用することにより一層ダ
イオード特性を改善できる。例えば亜鉛原料としてジメ
チル亜鉛を用いて同様にＨｇＣｄＴｅからなる受光層１
２と連続してＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４）層を
成長した。この後、導電領域を形成する部分に前述した
ようにホウ素イオンを注入し、赤外線受光素子を作製し
たところ、ダイオードの抵抗面積値積が約２６０Ω・ｃ
ｍ2 と向上した。
ず、禁制帯幅の大きい例えばＺｎＴｅや、ＺｎＴｅとの
化合物であるＣｄＺｎＴｅを使用することにより一層ダ
イオード特性を改善できる。例えば亜鉛原料としてジメ
チル亜鉛を用いて同様にＨｇＣｄＴｅからなる受光層１
２と連続してＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４）層を
成長した。この後、導電領域を形成する部分に前述した
ようにホウ素イオンを注入し、赤外線受光素子を作製し
たところ、ダイオードの抵抗面積値積が約２６０Ω・ｃ
ｍ2 と向上した。
【００３２】次に、図３（ａ）（ｂ）を参照して本発明
の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形
態において、第２の実施の形態と同一部分には同一符号
を付す。
の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形
態において、第２の実施の形態と同一部分には同一符号
を付す。
【００３３】図３（ａ）において、単結晶ＣｄＺｎＴｅ
（Ｚｎ：４％）基板１１上に有機化合物を原料とする化
学気相成長法でＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１
２が成長される。この受光層１２の成長終了時、全ての
原料を供給しながら成長温度を３２０℃まで下げる。温
度を３２０℃まで降下するのに約３分間を必要とする。
この温度の低下に伴い、受光層１２上に炭素がドープさ
れたＨｇＣｄＴｅからなる中間層１７が形成される。そ
の後、水銀の供給を停止することでＣｄＴｅからなる保
護層１３が中間層１７上に成長される。この際、特に炭
素添加用の原料を供給する必要はなく、成長温度を低下
するに従い中間層１７内の炭素混入量が増加する。これ
は反応炉内の原料としての有機化合物に含まれる炭素が
中間層１７内に混入するためである。また、受光層（Ｈ
ｇＣｄＴｅ）１２の成長において、原料の供給量を一定
とし、成長温度を下げると、ＨｇＣｄＴｅの混晶組成比
が増加する。換言すると、禁制帯幅を受光層１２の表面
に向かって広くすることができる。したがって、上記方
法によれば、成長温度を低下するだけで禁制帯幅を徐々
に広くできると共に、炭素濃度を増加することができ
る。
（Ｚｎ：４％）基板１１上に有機化合物を原料とする化
学気相成長法でＨｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１
２が成長される。この受光層１２の成長終了時、全ての
原料を供給しながら成長温度を３２０℃まで下げる。温
度を３２０℃まで降下するのに約３分間を必要とする。
この温度の低下に伴い、受光層１２上に炭素がドープさ
れたＨｇＣｄＴｅからなる中間層１７が形成される。そ
の後、水銀の供給を停止することでＣｄＴｅからなる保
護層１３が中間層１７上に成長される。この際、特に炭
素添加用の原料を供給する必要はなく、成長温度を低下
するに従い中間層１７内の炭素混入量が増加する。これ
は反応炉内の原料としての有機化合物に含まれる炭素が
中間層１７内に混入するためである。また、受光層（Ｈ
ｇＣｄＴｅ）１２の成長において、原料の供給量を一定
とし、成長温度を下げると、ＨｇＣｄＴｅの混晶組成比
が増加する。換言すると、禁制帯幅を受光層１２の表面
に向かって広くすることができる。したがって、上記方
法によれば、成長温度を低下するだけで禁制帯幅を徐々
に広くできると共に、炭素濃度を増加することができ
る。
【００３４】図３（ｂ）に示すように、受光層（ＨｇＣ
ｄＴｅ）１２に対する炭素の添加量は約１×１０17ｃｍ
-3であり、保護層（ＣｄＴｅ）１３に対する炭素の添加
量は約２×１０19ｃｍ-3である。受光層１２と保護層１
３の間の中間層１７における炭素濃度は、１×１０17ｃ
ｍ-3から２×１０19ｃｍ-3まで徐々に変化している。ま
た、中間層１７における混晶組成比が徐々に増加してい
ることが分かる。
ｄＴｅ）１２に対する炭素の添加量は約１×１０17ｃｍ
-3であり、保護層（ＣｄＴｅ）１３に対する炭素の添加
量は約２×１０19ｃｍ-3である。受光層１２と保護層１
３の間の中間層１７における炭素濃度は、１×１０17ｃ
ｍ-3から２×１０19ｃｍ-3まで徐々に変化している。ま
た、中間層１７における混晶組成比が徐々に増加してい
ることが分かる。
【００３５】受光層１２、中間層１７としてのＨｇＣｄ
Ｔｅ層の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチ
ルカドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度
は３６０℃である。受光層１２の膜厚は約１０μｍ、中
間層１７の膜厚は約０．２μｍであり、ＣｄＴｅからな
る保護層１３の膜厚は約０．３μｍである。中間層（Ｈ
ｇＣｄＴｅ）１７を形成することにより、中間層１７と
保護層１３との界面のトラップ密度が減少し、ダイオー
ドの暗電流を低減できる。
Ｔｅ層の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチ
ルカドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度
は３６０℃である。受光層１２の膜厚は約１０μｍ、中
間層１７の膜厚は約０．２μｍであり、ＣｄＴｅからな
る保護層１３の膜厚は約０．３μｍである。中間層（Ｈ
ｇＣｄＴｅ）１７を形成することにより、中間層１７と
保護層１３との界面のトラップ密度が減少し、ダイオー
ドの暗電流を低減できる。
【００３６】上記保護層１３を形成した後、第１、第２
の実施の形態と同様に、中間層１７とｐ型の受光層１２
にホウ素イオンを注入してｎ+ の導電領域１４が形成さ
れ、この導電領域１４にインジウム電極１５が形成され
る。
の実施の形態と同様に、中間層１７とｐ型の受光層１２
にホウ素イオンを注入してｎ+ の導電領域１４が形成さ
れ、この導電領域１４にインジウム電極１５が形成され
る。
【００３７】上記のようにして赤外線受光素子を形成し
た後、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイオード特性を測定
した。無添加ＣｄＴｅからなる従来の保護層を用いた場
合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積値積が約
０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本発明の場
合、炭素が添加された高抵抗の保護層１３と禁制帯幅が
変化する中間層１７と、ホウ素がイオン注入された中間
層１７の効果により、ダイオードの抵抗面積値積が約２
３０Ω・ｃｍ2 に向上した。
た後、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイオード特性を測定
した。無添加ＣｄＴｅからなる従来の保護層を用いた場
合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積値積が約
０．１Ω・ｃｍ2 であった。これに対して、本発明の場
合、炭素が添加された高抵抗の保護層１３と禁制帯幅が
変化する中間層１７と、ホウ素がイオン注入された中間
層１７の効果により、ダイオードの抵抗面積値積が約２
３０Ω・ｃｍ2 に向上した。
【００３８】この炭素が添加された保護層１３はＣｄＴ
ｅに限らず、禁制帯幅の大きいＺｎＴｅや、ＺｎＴｅと
の化合物であるＣｄＺｎＴｅを使用した場合、さらにダ
イオード特性を改善できる。例えば亜鉛原料としてジメ
チル亜鉛を用いて、ＨｇＣｄＴｅからなる受光層１２と
連続してＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４）層を成長
した。この後、導電領域を形成する部分に前述したよう
にホウ素イオンを注入し、赤外線受光素子を作製したと
ころ、ダイオードの抵抗面積値積が約２８０に向上し
た。
ｅに限らず、禁制帯幅の大きいＺｎＴｅや、ＺｎＴｅと
の化合物であるＣｄＺｎＴｅを使用した場合、さらにダ
イオード特性を改善できる。例えば亜鉛原料としてジメ
チル亜鉛を用いて、ＨｇＣｄＴｅからなる受光層１２と
連続してＣｄ1-y Ｚｎy Ｔｅ（ｙ＝０．０４）層を成長
した。この後、導電領域を形成する部分に前述したよう
にホウ素イオンを注入し、赤外線受光素子を作製したと
ころ、ダイオードの抵抗面積値積が約２８０に向上し
た。
【００３９】また、第３の実施例によれば、中間層１７
を形成することにより、中間層１７と保護層１３との界
面のトラップ密度を減少でき、ダイオードの暗電流を低
減できる利点を有している。
を形成することにより、中間層１７と保護層１３との界
面のトラップ密度を減少でき、ダイオードの暗電流を低
減できる利点を有している。
【００４０】次に、図４（ａ）（ｂ）を参照して本発明
の第４の実施の形態について説明する。図４（ａ）に示
すように、この実施の形態では、単結晶ＣｄＺｎＴｅ
（Ｚｎ：４％）基板１１上に、有機化合物を原料とする
化学気相成長法で炭素が添加されたＣｄＴｅからなる緩
衝層１８が約３μｍの膜厚で成長され、続けて、ｐ型Ｈ
ｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が約１０μｍの
膜厚で成長される。前記炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝
層１８の炭素濃度は約２×１０19ｃｍ-3である。緩衝層
１８の形成条件は、原料としてジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルル、メタンガスを用い、成長温度は３
６０℃である。メタンガスの供給量は反応管内の分圧と
して１×１０-4 Torr である。受光層（ＨｇＣｄＴｅ）
１２の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチル
カドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度は
３６０℃である。
の第４の実施の形態について説明する。図４（ａ）に示
すように、この実施の形態では、単結晶ＣｄＺｎＴｅ
（Ｚｎ：４％）基板１１上に、有機化合物を原料とする
化学気相成長法で炭素が添加されたＣｄＴｅからなる緩
衝層１８が約３μｍの膜厚で成長され、続けて、ｐ型Ｈ
ｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が約１０μｍの
膜厚で成長される。前記炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝
層１８の炭素濃度は約２×１０19ｃｍ-3である。緩衝層
１８の形成条件は、原料としてジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルル、メタンガスを用い、成長温度は３
６０℃である。メタンガスの供給量は反応管内の分圧と
して１×１０-4 Torr である。受光層（ＨｇＣｄＴｅ）
１２の成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチル
カドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度は
３６０℃である。
【００４１】この後、フォトリソグラフ技術を用いて図
示せぬレジストマスクを形成し、このマスクを用いて受
光層１２内に例えばホウ素をイオン注入等により導入
し、１辺２０μｍの正方形状のｎ+ 導電領域１４を形成
する。さらに、その上に硫化亜鉛薄膜からなる保護層１
９が３００ｎｍの膜厚で形成される。この後、保護層１
９をエッチングして導電領域１４を露出させ、この導電
領域１４にインジウム電極１５が形成される。
示せぬレジストマスクを形成し、このマスクを用いて受
光層１２内に例えばホウ素をイオン注入等により導入
し、１辺２０μｍの正方形状のｎ+ 導電領域１４を形成
する。さらに、その上に硫化亜鉛薄膜からなる保護層１
９が３００ｎｍの膜厚で形成される。この後、保護層１
９をエッチングして導電領域１４を露出させ、この導電
領域１４にインジウム電極１５が形成される。
【００４２】上記のようにして形成された赤外線受光素
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）で測定し
た。その結果、単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：４％）基板
上に直接ＨｇＣｄＴｅ層を成長したウェハを用いた従来
構成の場合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積
値積が約１０Ω・ｃｍ2 であり、無添加ＣｄＴｅからな
る従来の緩衝層を用いた場合のダイオードの抵抗面積値
積が約２Ω・ｃｍ2 であったのに対して、本発明による
炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝層１８を用いた場合、ダ
イオードの抵抗面積値積が約１００Ω・ｃｍ2 に向上し
た。また、上記二つの従来構成と本発明の受光層（Ｈｇ
ＣｄＴｅ）１２の転位密度を測定した結果、それぞれ２
×１０5 ｃｍ-2、８×１０5 ｃｍ-2、７×１０4 ｃｍ-2
であった。したがって、本発明は転位密度が少ないこと
が分かる。
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）で測定し
た。その結果、単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：４％）基板
上に直接ＨｇＣｄＴｅ層を成長したウェハを用いた従来
構成の場合、本発明と同一面積のダイオードの抵抗面積
値積が約１０Ω・ｃｍ2 であり、無添加ＣｄＴｅからな
る従来の緩衝層を用いた場合のダイオードの抵抗面積値
積が約２Ω・ｃｍ2 であったのに対して、本発明による
炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝層１８を用いた場合、ダ
イオードの抵抗面積値積が約１００Ω・ｃｍ2 に向上し
た。また、上記二つの従来構成と本発明の受光層（Ｈｇ
ＣｄＴｅ）１２の転位密度を測定した結果、それぞれ２
×１０5 ｃｍ-2、８×１０5 ｃｍ-2、７×１０4 ｃｍ-2
であった。したがって、本発明は転位密度が少ないこと
が分かる。
【００４３】このように、緩衝層を形成するタイプの赤
外線受光素子において、緩衝層に濃度が約２×１０19ｃ
ｍ-3の炭素を添加することにより、ダイオードの抵抗面
積値積を向上することができる。したがって、感度を向
上でき高品質の赤外線受光素子を形成することができ
る。
外線受光素子において、緩衝層に濃度が約２×１０19ｃ
ｍ-3の炭素を添加することにより、ダイオードの抵抗面
積値積を向上することができる。したがって、感度を向
上でき高品質の赤外線受光素子を形成することができ
る。
【００４４】図５（ａ）（ｂ）は、本発明の第５の実施
の形態を示している。図５（ａ）において、ＣｄＴｅ基
板１１Ａ上には、通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原
料、及び供給量条件で、成長温度だけを３２０℃と通常
の３６０℃より４０℃低い温度として、Ｈｇの含有率が
０．１％以下のほぼＣｄＴｅ層と言って差し支えないＣ
ｄＴｅからなる緩衝層２０が約１００ｎｍの膜厚で成長
される。この緩衝層２０の炭素濃度は、図５（ｂ）に示
すように、約２×１０19ｃｍ-3である。引き続き成長温
度が例えば１分間に１０℃の割合で３６０℃まで上昇さ
れ、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混晶組成比（Ｘ）が１から
０．２３まで連続的に変化したＨｇＣｄＴｅからなる中
間層２１が緩衝層２０の上に成長される。この混晶組成
比が連続的に変化された中間層２１の炭素濃度は、混晶
組成比が１から０．２３になるに従って、２×１０19ｃ
ｍ-3から５×１０17ｃｍ-3以下まで変化している。成長
温度が３６０℃に達したところで、温度上昇を停止し、
成長温度を３６０℃で約３時間維持する。この状態で、
中間層２１の上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受
光層１２が約１０μｍの膜厚で成長される。
の形態を示している。図５（ａ）において、ＣｄＴｅ基
板１１Ａ上には、通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原
料、及び供給量条件で、成長温度だけを３２０℃と通常
の３６０℃より４０℃低い温度として、Ｈｇの含有率が
０．１％以下のほぼＣｄＴｅ層と言って差し支えないＣ
ｄＴｅからなる緩衝層２０が約１００ｎｍの膜厚で成長
される。この緩衝層２０の炭素濃度は、図５（ｂ）に示
すように、約２×１０19ｃｍ-3である。引き続き成長温
度が例えば１分間に１０℃の割合で３６０℃まで上昇さ
れ、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混晶組成比（Ｘ）が１から
０．２３まで連続的に変化したＨｇＣｄＴｅからなる中
間層２１が緩衝層２０の上に成長される。この混晶組成
比が連続的に変化された中間層２１の炭素濃度は、混晶
組成比が１から０．２３になるに従って、２×１０19ｃ
ｍ-3から５×１０17ｃｍ-3以下まで変化している。成長
温度が３６０℃に達したところで、温度上昇を停止し、
成長温度を３６０℃で約３時間維持する。この状態で、
中間層２１の上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受
光層１２が約１０μｍの膜厚で成長される。
【００４５】この後、フォトリソグラフ技術を用いて図
示せぬレジストマスクを形成し、このマスクを用いて受
光層１２内に例えばホウ素をイオン注入等により導入
し、１辺２０μｍの正方形状のｎ+ 導電領域１４を形成
する。さらに、その上に硫化亜鉛薄膜からなる保護層１
９が３００ｎｍの膜厚で形成される。この後、保護層１
９をエッチングして導電領域１４を露出させ、この導電
領域１４にインジウム電極１５が形成される。
示せぬレジストマスクを形成し、このマスクを用いて受
光層１２内に例えばホウ素をイオン注入等により導入
し、１辺２０μｍの正方形状のｎ+ 導電領域１４を形成
する。さらに、その上に硫化亜鉛薄膜からなる保護層１
９が３００ｎｍの膜厚で形成される。この後、保護層１
９をエッチングして導電領域１４を露出させ、この導電
領域１４にインジウム電極１５が形成される。
【００４６】上記のようにして形成された赤外線受光素
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）で測定し
た結果、ダイオードの抵抗面積値積は約２８０Ω・ｃｍ
2 であり、ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度は３×１０4 ｃｍ
-2であった。
子のダイオード特性を液体窒素温度（７７Ｋ）で測定し
た結果、ダイオードの抵抗面積値積は約２８０Ω・ｃｍ
2 であり、ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度は３×１０4 ｃｍ
-2であった。
【００４７】第５の実施の形態によれば、ＣｄＴｅ基板
１１Ａ上に炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝層２０と、緩
衝層２０（ＣｄＴｅ基板）からＨｇＣｄＴｅからなる受
光層１２まで混晶組成比を変化させた中間層２１を形成
することにより、ダイオードの抵抗面積値積を向上する
ことができ、高品質の赤外線受光素子を形成することが
できる。
１１Ａ上に炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝層２０と、緩
衝層２０（ＣｄＴｅ基板）からＨｇＣｄＴｅからなる受
光層１２まで混晶組成比を変化させた中間層２１を形成
することにより、ダイオードの抵抗面積値積を向上する
ことができ、高品質の赤外線受光素子を形成することが
できる。
【００４８】図６（ａ）（ｂ）は本発明の第６の実施の
形態を示すものであり、図５と同一部分には同一符号を
付す。この実施の形態では、ＨｇＣｄＴｅと格子定数の
全く異なる例えばＳｉ基板２２上に、上記第５の実施の
形態と同様に、通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原料及
び供給量の条件で、成長条件だけを３２０℃と通常の３
６０℃より４０℃低い温度で層を成長する。この条件に
より、基板２２上に、Ｈｇの含有率が０．１％以下のほ
ぼＣｄＴｅ層と言って差し支えないＣｄＴｅからなる緩
衝層２０が成長される。この緩衝層２０の膜厚は例えば
約１００ｎｍであり、炭素濃度は２×１０19ｃｍ-3であ
る。特に、Ｓｉ基板２２上では、基板２２上に直接成長
する緩衝層２０に炭素を添加しないと、緩衝層２０上に
成長するＨｇＣｄＴｅからなる中間層は多結晶になる。
これに対して、炭素を添加した場合、緩衝層２０上に単
結晶のＨｇＣｄＴｅ層を成長させることができる。この
ＨｇＣｄＴｅ層は単結晶の品質を示すＸ線半値幅も３０
秒前後の良好な値を示す。このため、ＣｄＺｎＴｅ基板
上に成長され、ＣｄＺｎＴｅ基板と格子定数差が０．１
％以内に抑えられたＨｇＣｄＴｅ層と遜色ないＨｇＣｄ
Ｔｅ層を、Ｓｉ基板２２上に形成することができる。
形態を示すものであり、図５と同一部分には同一符号を
付す。この実施の形態では、ＨｇＣｄＴｅと格子定数の
全く異なる例えばＳｉ基板２２上に、上記第５の実施の
形態と同様に、通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原料及
び供給量の条件で、成長条件だけを３２０℃と通常の３
６０℃より４０℃低い温度で層を成長する。この条件に
より、基板２２上に、Ｈｇの含有率が０．１％以下のほ
ぼＣｄＴｅ層と言って差し支えないＣｄＴｅからなる緩
衝層２０が成長される。この緩衝層２０の膜厚は例えば
約１００ｎｍであり、炭素濃度は２×１０19ｃｍ-3であ
る。特に、Ｓｉ基板２２上では、基板２２上に直接成長
する緩衝層２０に炭素を添加しないと、緩衝層２０上に
成長するＨｇＣｄＴｅからなる中間層は多結晶になる。
これに対して、炭素を添加した場合、緩衝層２０上に単
結晶のＨｇＣｄＴｅ層を成長させることができる。この
ＨｇＣｄＴｅ層は単結晶の品質を示すＸ線半値幅も３０
秒前後の良好な値を示す。このため、ＣｄＺｎＴｅ基板
上に成長され、ＣｄＺｎＴｅ基板と格子定数差が０．１
％以内に抑えられたＨｇＣｄＴｅ層と遜色ないＨｇＣｄ
Ｔｅ層を、Ｓｉ基板２２上に形成することができる。
【００４９】すなわち、上記ＣｄＴｅからなる緩衝層２
０の成長に引き続き、成長温度を１分間に１０℃の割合
で３６０℃まで上昇させながら緩衝層２０上にＨｇＣｄ
Ｔｅ層を成長することにより、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混
晶組成比が１から０．２３まで連続的に変化した中間層
２１が形成される。この混晶組成比を連続的に変化した
ＨｇＣｄＴｅからなる中間層２１の炭素濃度は、混晶組
成比が１から０．２３になるに従って、２×１０19ｃｍ
-3から５×１０17ｃｍ-3以下まで変化している。成長温
度が３６０℃に達したところで、温度上昇が停止され、
成長温度を３６０℃で約３時間維持することにより、ｐ
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が成長され
る。この受光層１２の膜厚は例えば約１０μｍである。
この後、上述した各実施の形態と同様にして、ｎ+ の導
電領域１４、硫化亜鉛薄膜からなり、膜厚３００ｎｍの
保護層１９、インジウム電極１５が形成され、赤外線受
光素子が製作される。
０の成長に引き続き、成長温度を１分間に１０℃の割合
で３６０℃まで上昇させながら緩衝層２０上にＨｇＣｄ
Ｔｅ層を成長することにより、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混
晶組成比が１から０．２３まで連続的に変化した中間層
２１が形成される。この混晶組成比を連続的に変化した
ＨｇＣｄＴｅからなる中間層２１の炭素濃度は、混晶組
成比が１から０．２３になるに従って、２×１０19ｃｍ
-3から５×１０17ｃｍ-3以下まで変化している。成長温
度が３６０℃に達したところで、温度上昇が停止され、
成長温度を３６０℃で約３時間維持することにより、ｐ
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が成長され
る。この受光層１２の膜厚は例えば約１０μｍである。
この後、上述した各実施の形態と同様にして、ｎ+ の導
電領域１４、硫化亜鉛薄膜からなり、膜厚３００ｎｍの
保護層１９、インジウム電極１５が形成され、赤外線受
光素子が製作される。
【００５０】また、上記Ｓｉ基板に代えてＧａＡｓ基板
を使用することも可能である。この場合において、Ｇａ
Ａｓ基板上に炭素を添加しないＣｄＴｅからなる緩衝層
を形成し、この緩衝層上に成長したＨｇＣｄＴｅ層のＸ
線半値幅は１５０秒前後の値である。これに対して、炭
素を添加したＣｄＴｅからなる緩衝層を形成した場合、
３０秒前後の良好な値を示した。Ｘ線半値幅と転位密度
の関係は正の相関を持っており、Ｘ線半値幅の小さいも
のは転位密度が少ないことが良く知られている。したが
って、このようにして製作されたウェハを用いて形成さ
れた赤外線受光素子も良好な特性を得ることができる。
を使用することも可能である。この場合において、Ｇａ
Ａｓ基板上に炭素を添加しないＣｄＴｅからなる緩衝層
を形成し、この緩衝層上に成長したＨｇＣｄＴｅ層のＸ
線半値幅は１５０秒前後の値である。これに対して、炭
素を添加したＣｄＴｅからなる緩衝層を形成した場合、
３０秒前後の良好な値を示した。Ｘ線半値幅と転位密度
の関係は正の相関を持っており、Ｘ線半値幅の小さいも
のは転位密度が少ないことが良く知られている。したが
って、このようにして製作されたウェハを用いて形成さ
れた赤外線受光素子も良好な特性を得ることができる。
【００５１】上記第６の実施の形態により製作された赤
外線受光素子について、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイ
オード特性を測定した。その結果、炭素添加ＣｄＴｅか
らなる緩衝層２０と、混晶組成比を変化させて格子定数
をＣｄＴｅからＨｇＣｄＴｅまで徐々に変化させたＨｇ
ＣｄＴｅ中間層２１をＳｉ基板上に形成した層構造のウ
ェハを用いた場合、ダイオードの抵抗面積値積が約１７
０Ω・ｃｍ2 であり、ＧａＡｓ基板上に形成した層構造
のウェハを用いた場合、約２００Ω・ｃｍ2 であった。
ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度はＳｉ基板の場合、２×１０
5 ｃｍ-2であり、ＧａＡｓ基板の場合、９×１０4 ｃｍ
-2であった。
外線受光素子について、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイ
オード特性を測定した。その結果、炭素添加ＣｄＴｅか
らなる緩衝層２０と、混晶組成比を変化させて格子定数
をＣｄＴｅからＨｇＣｄＴｅまで徐々に変化させたＨｇ
ＣｄＴｅ中間層２１をＳｉ基板上に形成した層構造のウ
ェハを用いた場合、ダイオードの抵抗面積値積が約１７
０Ω・ｃｍ2 であり、ＧａＡｓ基板上に形成した層構造
のウェハを用いた場合、約２００Ω・ｃｍ2 であった。
ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度はＳｉ基板の場合、２×１０
5 ｃｍ-2であり、ＧａＡｓ基板の場合、９×１０4 ｃｍ
-2であった。
【００５２】図７は、本発明の第７の実施の形態を示す
ものであり、図４、図６と同一部分には同一符号を付
す。図７において、単結晶Ｓｉ基板２２上には有機化合
物を原料とする化学気相成長法により炭素添加ＣｄＴｅ
からなる緩衝層２０が約１００ｎｍの膜厚で成長され、
続けて、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２
が約１０μｍの膜厚で成長される。炭素添加ＣｄＴｅか
らなる緩衝層２０の炭素濃度は、図７（ａ）に示すよう
に、約２×１０19ｃｍ-3である。形成条件は原料として
ジメチルカドミウム、ジイソプロピルテルル、メタンガ
スを用い、成長温度３６０℃、メタンガスの供給量は反
応管内の分圧として１×１０-4 Torr である。ＨｇＣｄ
Ｔｅの成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチル
カドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度３
６０℃で成長した。この後、上述した各実施の形態と同
様にして、ｎ+ の導電領域１４、硫化亜鉛薄膜からな
り、膜厚３００ｎｍの保護層１９、インジウム電極１５
が形成され、赤外線受光素子が製作される。
ものであり、図４、図６と同一部分には同一符号を付
す。図７において、単結晶Ｓｉ基板２２上には有機化合
物を原料とする化学気相成長法により炭素添加ＣｄＴｅ
からなる緩衝層２０が約１００ｎｍの膜厚で成長され、
続けて、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２
が約１０μｍの膜厚で成長される。炭素添加ＣｄＴｅか
らなる緩衝層２０の炭素濃度は、図７（ａ）に示すよう
に、約２×１０19ｃｍ-3である。形成条件は原料として
ジメチルカドミウム、ジイソプロピルテルル、メタンガ
スを用い、成長温度３６０℃、メタンガスの供給量は反
応管内の分圧として１×１０-4 Torr である。ＨｇＣｄ
Ｔｅの成長条件は、原料ガスとして金属水銀、ジメチル
カドミウム、ジイソプロピルテルルを用い、成長温度３
６０℃で成長した。この後、上述した各実施の形態と同
様にして、ｎ+ の導電領域１４、硫化亜鉛薄膜からな
り、膜厚３００ｎｍの保護層１９、インジウム電極１５
が形成され、赤外線受光素子が製作される。
【００５３】上記第７の実施の形態により製作された赤
外線受光素子について、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイ
オード特性を測定した。単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：４
％）基板上に直接ＨｇＣｄＴｅ層を成長したウェハを用
いた従来の層構造の場合、本発明と同一面積のダイオー
ドの抵抗面積値積が約１０Ω・ｃｍ2 、無添加ＣｄＴｅ
緩衝層を用いた従来の層場合、約２Ω・ｃｍ2 であっ
た。これに対して、本発明による炭素添加ＣｄＴｅの緩
衝層２０をＳｉ基板２２上に形成した場合、ダイオード
の抵抗面積値積が約８０Ω・ｃｍ2 に向上した。また、
ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度を測定すると従来の構造の場
合、それぞれ２×１０5 ｃｍ-2、８×１０5 ｃｍ-2が、
本発明の場合、１×１０5 ｃｍ-2であった。このよう
に、この実施の形態によっても、赤外線受光素子の性能
を向上できる。
外線受光素子について、液体窒素温度（７７Ｋ）でダイ
オード特性を測定した。単結晶ＣｄＺｎＴｅ（Ｚｎ：４
％）基板上に直接ＨｇＣｄＴｅ層を成長したウェハを用
いた従来の層構造の場合、本発明と同一面積のダイオー
ドの抵抗面積値積が約１０Ω・ｃｍ2 、無添加ＣｄＴｅ
緩衝層を用いた従来の層場合、約２Ω・ｃｍ2 であっ
た。これに対して、本発明による炭素添加ＣｄＴｅの緩
衝層２０をＳｉ基板２２上に形成した場合、ダイオード
の抵抗面積値積が約８０Ω・ｃｍ2 に向上した。また、
ＨｇＣｄＴｅ層の転位密度を測定すると従来の構造の場
合、それぞれ２×１０5 ｃｍ-2、８×１０5 ｃｍ-2が、
本発明の場合、１×１０5 ｃｍ-2であった。このよう
に、この実施の形態によっても、赤外線受光素子の性能
を向上できる。
【００５４】尚、炭素添加ＣｄＴｅからなる緩衝層２０
の厚さは基板と受光層の格子定数差によって調整すべき
ものであり、格子定数差が少ない場合は厚く、格子定数
差が大きい場合は薄くする必要がある。
の厚さは基板と受光層の格子定数差によって調整すべき
ものであり、格子定数差が少ない場合は厚く、格子定数
差が大きい場合は薄くする必要がある。
【００５５】図８（ａ）（ｂ）は、本発明の第８の実施
の形態を示すものである。この第８の実施の形態は、上
記第３の実施の形態と第５の実施の形態とを組合わせた
ものであり、図３、図５と同一部分には同一符号を付
す。この実施の形態の場合、ＣｄＴｅ基板１１上には、
通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原料、及び供給量条件
により、成長温度だけを３２０℃と通常の３６０℃より
４０℃低い温度で成長することによって、Ｈｇの含有率
が０．１％以下のＣｄＴｅからなる緩衝層２０が約１０
０ｎｍの膜厚で成長される。この緩衝層２０の炭素濃度
は、図８（ｂ）に示すように、約２×１０19ｃｍ-3であ
る。引き続き成長温度が例えば１分間に１０℃の割合で
３６０℃まで上昇され、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混晶組成
比（Ｘ）が１から０．２３まで連続的に変化したＨｇＣ
ｄＴｅからなる中間層２１が緩衝層２０の上に成長され
る。この混晶組成比が連続的に変化された中間層２１の
炭素濃度は、２×１０19ｃｍ-3から５×１０17ｃｍ-3以
下まで変化している。成長温度が３６０℃に達したとこ
ろで、温度上昇を停止し、成長温度を３６０℃で約３時
間維持することにより、中間層２１の上にｐ型Ｈｇ0.77
Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が成長される。この受
光層１２の膜厚は約１０μｍである。受光層１２の成長
終了時、全ての原料を供給しながら成長温度を３２０℃
まで下げる。温度を３２０℃まで降下するのに約３分間
を必要とする。この温度の低下に伴い、受光層１２上に
炭素がドープされたＨｇＣｄＴｅからなる中間層１７が
形成される。その後、水銀の供給を停止することでＣｄ
Ｔｅからなる保護層１３が成長される。この際、特に炭
素添加用の原料を供給する必要はなく、成長温度を低下
するに従い保護層１３内の炭素混入量が増加する。
の形態を示すものである。この第８の実施の形態は、上
記第３の実施の形態と第５の実施の形態とを組合わせた
ものであり、図３、図５と同一部分には同一符号を付
す。この実施の形態の場合、ＣｄＴｅ基板１１上には、
通常のＨｇＣｄＴｅ層を成長する原料、及び供給量条件
により、成長温度だけを３２０℃と通常の３６０℃より
４０℃低い温度で成長することによって、Ｈｇの含有率
が０．１％以下のＣｄＴｅからなる緩衝層２０が約１０
０ｎｍの膜厚で成長される。この緩衝層２０の炭素濃度
は、図８（ｂ）に示すように、約２×１０19ｃｍ-3であ
る。引き続き成長温度が例えば１分間に１０℃の割合で
３６０℃まで上昇され、Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅの混晶組成
比（Ｘ）が１から０．２３まで連続的に変化したＨｇＣ
ｄＴｅからなる中間層２１が緩衝層２０の上に成長され
る。この混晶組成比が連続的に変化された中間層２１の
炭素濃度は、２×１０19ｃｍ-3から５×１０17ｃｍ-3以
下まで変化している。成長温度が３６０℃に達したとこ
ろで、温度上昇を停止し、成長温度を３６０℃で約３時
間維持することにより、中間層２１の上にｐ型Ｈｇ0.77
Ｃｄ0.23Ｔｅからなる受光層１２が成長される。この受
光層１２の膜厚は約１０μｍである。受光層１２の成長
終了時、全ての原料を供給しながら成長温度を３２０℃
まで下げる。温度を３２０℃まで降下するのに約３分間
を必要とする。この温度の低下に伴い、受光層１２上に
炭素がドープされたＨｇＣｄＴｅからなる中間層１７が
形成される。その後、水銀の供給を停止することでＣｄ
Ｔｅからなる保護層１３が成長される。この際、特に炭
素添加用の原料を供給する必要はなく、成長温度を低下
するに従い保護層１３内の炭素混入量が増加する。
【００５６】ＨｇＣｄＴｅからなる受光層１２の炭素の
添加量は約５×１０17ｃｍ-3、ＣｄＴｅからなる保護層
１３の炭素の添加量は約２×１０19ｃｍ-3である。受光
層１２と保護層１３の間の中間層１７における炭素濃度
は、５×１０17ｃｍ-3から２×１０19ｃｍ-3まで徐々に
変化している。また、中間層１７における混晶組成比が
徐々に増加している。上記保護層１３を形成した後、中
間層１７とｐ型の受光層１２にホウ素イオンを注入して
ｎ+ の導電領域１４が形成され、この導電領域１４にイ
ンジウム電極１５が形成される。
添加量は約５×１０17ｃｍ-3、ＣｄＴｅからなる保護層
１３の炭素の添加量は約２×１０19ｃｍ-3である。受光
層１２と保護層１３の間の中間層１７における炭素濃度
は、５×１０17ｃｍ-3から２×１０19ｃｍ-3まで徐々に
変化している。また、中間層１７における混晶組成比が
徐々に増加している。上記保護層１３を形成した後、中
間層１７とｐ型の受光層１２にホウ素イオンを注入して
ｎ+ の導電領域１４が形成され、この導電領域１４にイ
ンジウム電極１５が形成される。
【００５７】第８の実施の形態によれば、炭素を含む緩
衝層２０と炭素濃度が表面に近接するに従い徐々に低下
した中間層２１を有すると共に、炭素濃度が表面に近接
するに従い徐々に増加した中間層１７と炭素を含む保護
層１３とを有している。したがって、基板と格子定数差
が大きい材料を使用する場合においても、受光層中の転
位密度の少なく、感度を向上することが可能であり、赤
外線受光素子の性能を向上できる。尚、本発明は、上記
実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変
えない範囲において種々変形可能なことは勿論である。
衝層２０と炭素濃度が表面に近接するに従い徐々に低下
した中間層２１を有すると共に、炭素濃度が表面に近接
するに従い徐々に増加した中間層１７と炭素を含む保護
層１３とを有している。したがって、基板と格子定数差
が大きい材料を使用する場合においても、受光層中の転
位密度の少なく、感度を向上することが可能であり、赤
外線受光素子の性能を向上できる。尚、本発明は、上記
実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変
えない範囲において種々変形可能なことは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、禁
制帯幅の狭い受光層より禁制帯幅の広い保護層に高濃度
の炭素を添加することにより高比抵抗の保護層を形成す
ることができる。したがって、ダイオードの抵抗面積値
積を向上できるため、雑音の少ない高品質の半導体光電
変換装置を形成できる。
制帯幅の狭い受光層より禁制帯幅の広い保護層に高濃度
の炭素を添加することにより高比抵抗の保護層を形成す
ることができる。したがって、ダイオードの抵抗面積値
積を向上できるため、雑音の少ない高品質の半導体光電
変換装置を形成できる。
【００５９】しかも、受光層上の中間層の炭素濃度を禁
制帯幅の狭い側から禁制帯幅の広い側に従って高くする
ことにより、電極との接触抵抗が低減され、オーミック
性を改善できる。
制帯幅の狭い側から禁制帯幅の広い側に従って高くする
ことにより、電極との接触抵抗が低減され、オーミック
性を改善できる。
【００６０】また、本発明によれば、格子定数の異なっ
た基板上に転位密度が少なく、しかも、高比抵抗の緩衝
層を形成することができるため、高品質の半導体光電変
換装置を形成できる。
た基板上に転位密度が少なく、しかも、高比抵抗の緩衝
層を形成することができるため、高品質の半導体光電変
換装置を形成できる。
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態を示す
断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図２】図２（ａ）は本発明の第２の実施の形態を示す
断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図３】図３（ａ）は本発明の第３の実施の形態を示す
断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図４】図４（ａ）は本発明の第４の実施の形態を示す
断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図５】図５（ａ）は本発明の第５の実施の形態を示す
断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図６】図６（ａ）は本発明の第６の実施の形態を示す
断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図７】図７（ａ）は本発明の第７の実施の形態を示す
断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図８】図８（ａ）は本発明の第８の実施の形態を示す
断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の混晶組成比、炭素濃
度の関係を示す図。
【図９】従来の赤外線受光素子の一例を示す断面図。
【図１０】図１０（ａ）は従来の赤外線受光素子の他の
例を示す断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の混晶組
成比、炭素濃度の関係を示す図。
例を示す断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の混晶組
成比、炭素濃度の関係を示す図。
【図１１】図１１（ａ）は従来の赤外線受光素子の他の
例を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の混晶組
成比、炭素濃度の関係を示す図。
例を示す断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の混晶組
成比、炭素濃度の関係を示す図。
【図１２】本発明の原理を説明するために示す図。
１１…基板（ＣｄＺｎＴｅ）、 １１Ａ…基板（ＣｄＴｅ）、 １２…受光層（ＨｇＣｄＴｅ）、 １３、１９…保護層、 １４…導電領域、 １５…電極、 １６、１７、２１…中間層、 １８、２０…緩衝層、 ２２…基板（Ｓｉ又はＧａＡｓ）。
Claims (17)
- 【請求項１】 第１の化合物半導体からなる基板と、 前記基板上に形成される第２の化合物半導体からなる受
光層と、 前記受光層の表面領域内に形成され、受光層と異なる導
電型の導電領域と、 前記導電領域に接続された電極と、 前記受光層上に形成され、前記受光層内の炭素濃度より
高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備することを
特徴とする半導体光電変換装置。 - 【請求項２】 第１の化合物半導体からなる基板と、 前記基板上に形成され、前記第１の化合物半導体と格子
定数がほぼ等しい第２の化合物半導体からなる受光層
と、 前記受光層上に形成され、前記受光層に含まれる炭素濃
度より高い濃度の炭素を含み、この炭素の濃度が表面に
近接するに従い高くされた前記第２の化合物半導体から
なる中間層と、 前記中間層の表面領域内に形成され、受光層と異なる導
電型の導電領域と、 前記導電領域に接続された電極と、 前記受光層上に形成され、少なくとも前記中間層内の炭
素濃度より高い濃度の炭素が添加された保護層とを具備
することを特徴とする半導体光電変換装置。 - 【請求項３】 前記受光層に含まれる炭素の濃度はほぼ
５×１０17ｃｍ-3以下であり、前記保護層に含まれる炭
素の濃度はほぼ１×１９19ｃｍ-3以上であることを特徴
とする請求項１又は２記載の半導体光電変換装置。 - 【請求項４】 前記中間層の禁制帯幅は、前記炭素濃度
の変化に従って増加することを特徴とする請求項２記載
の半導体光電変換装置。 - 【請求項５】 受光層を禁制帯幅の広い半導体基板上に
形成する半導体光電変換装置であって、 前記半導体基板と前記受光層の相互間に、前記受光層に
含まれる炭素の濃度より高い濃度の炭素を含む緩衝層を
具備することを特徴とする半導体光電変換装置。 - 【請求項６】 前記受光層中に含まれる炭素の濃度はほ
ぼ５×１０17ｃｍ-3以下であり、前記緩衝層中に含まれ
る炭素の濃度は１×１０19ｃｍ-3以上であることを特徴
とする請求項５記載の半導体光電変換装置。 - 【請求項７】 前記受光層と前記緩衝層の相互間に形成
された中間層をさらに含み、前記中間層中に含まれる炭
素の濃度は半導体基板側が１×１０19ｃｍ-3以上で、受
光層側が５×１０17ｃｍ-3以下であり、前記緩衝層側か
ら受光層側に徐々に濃度が変化していることを特徴とす
る請求項５記載の半導体光電変換素子。 - 【請求項８】 前記緩衝層は、格子定数がほぼ等しい半
導体基板上に形成されることを特徴とする請求項６又は
７記載の半導体光電変換素子。 - 【請求項９】 前記緩衝層は、格子定数が異なる半導体
基板上に形成されることを特徴とする請求項６又は７記
載の半導体光電変換素子。 - 【請求項１０】 禁制帯幅の広い半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、前記半導体基板に含まれ
る炭素の濃度より高い濃度の炭素を含む緩衝層と、 前記緩衝層上に形成され、前記半導体基板に含まれる炭
素の濃度より高く前記緩衝層に含まれる炭素の濃度より
低い濃度の炭素を含む第１の中間層と、 前記第１の中間層上に形成され、前記第１の中間層と格
子定数がほぼ等しい受光層と、 前記受光層上に形成され、前記受光層に含まれる炭素濃
度より高い濃度の炭素を含み、この炭素の濃度が表面に
近接するに従い高くされた前記第２の中間層と、 前記第２の中間層の表面領域内に形成され、受光層と異
なる導電型の導電領域と、 前記導電領域に接続された電極と、 前記第２の中間層上に形成され、少なくとも前記第２の
中間層内の炭素濃度より高い濃度の炭素が添加された保
護層とを具備することを特徴とする半導体光電変換装
置。 - 【請求項１１】 有機化合物を原料とした化学気相成長
法により、基板上に受光層を成長する工程と、 前記有機化合物に炭素を含むガスを供給し、前記受光層
上に前記受光層内の炭素濃度より高い濃度の炭素が添加
された保護層を形成する工程と、 前記保護膜の一部を除去し、前記受光層の表面領域を露
出させる工程と、 前記受光層の表面領域内に不純物を導入し、前記受光層
と異なる導電型の導電領域を形成する工程と、 前記導電領域に接続された電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする半導体光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１２】 有機化合物を原料とした化学気相成長
法により、基板上に受光層を成長する工程と、 前記受光層上に前記受光層内の炭素濃度より高く、膜の
成長に従って高い濃度の炭素が添加された中間層を形成
する工程と、 前記中間層の上に少なくとも前記中間層内より高い濃度
の炭素を含む保護膜を形成する工程と、 前記保護膜の一部を除去し、前記受光層の表面領域を露
出させる工程と、 前記受光層の表面領域内に不純物を導入し、前記受光層
と異なる導電型の導電領域を形成する工程と、 前記導電領域に接続された電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする半導体光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記中間層を形成する工程は、前記受
光層の成長終了前に、前記有機化合物に炭素を含むガス
を徐々に供給することを特徴とする請求項１２記載の半
導体光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記中間層を形成する工程は、前記受
光層の成長終了前に、前記受光層の成長温度を低下する
ことを特徴とする請求項１２記載の半導体光電変換装置
の製造方法。 - 【請求項１５】 有機化合物を原料とした化学気相成長
法により、基板上に第１の化合物半導体からなり、基板
より濃度の高い炭素を含む緩衝層を成長する工程と、 前記緩衝層上に第２の化合物半導体からなり、前記緩衝
層内の炭素濃度より低い濃度の炭素が添加された受光層
を形成する工程と、 前記受光層の表面領域内に不純物を導入し、前記受光層
と異なる導電型の導電領域を形成する工程と、 前記受光層の上に少なくとも前記受光層内より高い濃度
の炭素を含む保護膜を形成する工程と、 前記保護膜の一部を除去し、前記導電領域を露出させる
工程と、 前記導電領域に接続された電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする半導体光電変換装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記有機化合物は、炭素を含むガスを
有することを特徴とする請求項１５記載の半導体光電変
換装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記緩衝層を形成する工程は、正規の
成長温度より低い温度に設定され、前記緩衝層を形成し
た後、正規の成長温度を設定して前記緩衝層の上に緩衝
層より濃度の低い炭素を含む中間層を形成する工程を含
むことを特徴とする請求項１５記載の半導体光電変換装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10138447A JPH11330505A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体光電変換装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10138447A JPH11330505A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体光電変換装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330505A true JPH11330505A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15222227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10138447A Pending JPH11330505A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 半導体光電変換装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330505A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060011A1 (ja) * | 2003-12-16 | 2005-06-30 | National University Corporation Shizuoka University | 広域エネルギーレンジ放射線検出器及び製造方法 |
| CN117374133A (zh) * | 2023-11-15 | 2024-01-09 | 北京智创芯源科技有限公司 | 一种红外探测器制造方法及红外探测器 |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP10138447A patent/JPH11330505A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060011A1 (ja) * | 2003-12-16 | 2005-06-30 | National University Corporation Shizuoka University | 広域エネルギーレンジ放射線検出器及び製造方法 |
| US8044476B2 (en) | 2003-12-16 | 2011-10-25 | National University Corporation Shizuoka University | Wide range radiation detector and manufacturing method |
| CN117374133A (zh) * | 2023-11-15 | 2024-01-09 | 北京智创芯源科技有限公司 | 一种红外探测器制造方法及红外探测器 |
| CN117374133B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-05-14 | 北京智创芯源科技有限公司 | 一种红外探测器制造方法及红外探测器 |
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