JPS58202579A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS58202579A JPS58202579A JP58056763A JP5676383A JPS58202579A JP S58202579 A JPS58202579 A JP S58202579A JP 58056763 A JP58056763 A JP 58056763A JP 5676383 A JP5676383 A JP 5676383A JP S58202579 A JPS58202579 A JP S58202579A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置１％に半導体電磁放射線検出器およ
びその製造方法に関し、更に詳しくは、少数キャリヤの
抑制と、検出器感度の向上を目的として、電気的接続点
の下に設けた大きなバンドギャップ層を備えた半導体電
磁放射線検出器とその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関し、更に詳しくは、少数キャリヤの
抑制と、検出器感度の向上を目的として、電気的接続点
の下に設けた大きなバンドギャップ層を備えた半導体電
磁放射線検出器とその製造方法に関するものである。
感光性の半導体には、光導電形のものと、光起２−
室形のものとの二種類がある。適当なエネルギー放射線
が光導電形半導体上に降９注ぐと、半導体の電導度は増
加する。半導体に与えられたエネルギーは共有結合を切
り離し、熱的に発生している電子・正孔対の数を上廻っ
て電子−正孔対を発生させ、この電流担体の増加によっ
て半導体の抵抗が減少する。半導体材料におけるこの光
導電効果が光導電形検出器に利用される。
が光導電形半導体上に降９注ぐと、半導体の電導度は増
加する。半導体に与えられたエネルギーは共有結合を切
り離し、熱的に発生している電子・正孔対の数を上廻っ
て電子−正孔対を発生させ、この電流担体の増加によっ
て半導体の抵抗が減少する。半導体材料におけるこの光
導電効果が光導電形検出器に利用される。
一方、半導体センサがｐ−ｎ接合を備えている場合には
、エネルギーの入射は電子・正孔対の発生を呼び、これ
によって電位差が生ずる。これは光電効果として知られ
ている。本発明による半導体電磁放射線検出器は光導電
形の検出器である。
、エネルギーの入射は電子・正孔対の発生を呼び、これ
によって電位差が生ずる。これは光電効果として知られ
ている。本発明による半導体電磁放射線検出器は光導電
形の検出器である。
光導電形検出器はその両端に電気接点を備えた棒状半導
体によって構成することができる。その最も簡単ガ使用
方法では、光導電形検出器は直流電源と負荷抵抗に直列
に接続さ層、入射放射線に応じて光導電検出器の抵抗変
化を読取っている。
体によって構成することができる。その最も簡単ガ使用
方法では、光導電形検出器は直流電源と負荷抵抗に直列
に接続さ層、入射放射線に応じて光導電検出器の抵抗変
化を読取っている。
本発明は検出器の適用に応じた電磁波長に対する検出器
の光感度または応答性を向上させることを主題としてい
る。この主題を達成する最善の方策は少数キャリヤの消
滅割合を減少させ、これによって吸収された入射光子が
発生させる少数キャリヤの寿命を増大オたは最大にし、
過剰多数キャリヤが長い時間流れ続けるようにすること
であることがわかった。
の光感度または応答性を向上させることを主題としてい
る。この主題を達成する最善の方策は少数キャリヤの消
滅割合を減少させ、これによって吸収された入射光子が
発生させる少数キャリヤの寿命を増大オたは最大にし、
過剰多数キャリヤが長い時間流れ続けるようにすること
であることがわかった。
一般に、少数キャリヤの殆どは三つの基本領域のうちの
一つで消滅する。即ち、検出器の本体（ｂｕ＋ｋ）がそ
の一つであシ、入射放射線に露呈される表面を含む検出
器の表面が他の一つであシ、更に、検出器への電気接点
がその三番目に当る。
一つで消滅する。即ち、検出器の本体（ｂｕ＋ｋ）がそ
の一つであシ、入射放射線に露呈される表面を含む検出
器の表面が他の一つであシ、更に、検出器への電気接点
がその三番目に当る。
検出器本体中で死滅する少数キャリヤの消滅割合を下げ
る方法はこれまでにも開示されている。
る方法はこれまでにも開示されている。
可視放射線用検出器の場合には、検出器の材料に不純物
または格子欠陥を導入し、一時的に少数キャリヤを捕獲
させ、少数キャリヤの消滅割合を減少させている。こ′
の技術はＲ，Ｂ、 Ｂｎｂｅ著「固体の光導電性」にユ
ニヨーク１９６０年）の６９頁に示されている。
または格子欠陥を導入し、一時的に少数キャリヤを捕獲
させ、少数キャリヤの消滅割合を減少させている。こ′
の技術はＲ，Ｂ、 Ｂｎｂｅ著「固体の光導電性」にユ
ニヨーク１９６０年）の６９頁に示されている。
また、検出器の背面または放射線の入射面にお３−
ける少数キャリヤの再結合を防止するために物理的、化
学的に表面を処理したり、′または表面に化学的化合物
からなる薄膜を付着する方法も取られてきた。これは「
不活性化」と言う名で知られている方法である。この処
理によって、少数キャリヤを押し戻すように作用するエ
ネルギー障壁を造シ出す電子状態が表面に造り出される
。
学的に表面を処理したり、′または表面に化学的化合物
からなる薄膜を付着する方法も取られてきた。これは「
不活性化」と言う名で知られている方法である。この処
理によって、少数キャリヤを押し戻すように作用するエ
ネルギー障壁を造シ出す電子状態が表面に造り出される
。
しかしガから、不運なことに、これら表面を不活性化子
る方法は、良好な電気接続の形成を妨げたり、あるいは
阻止するような薄膜を表面につくっている。良好々電気
接続の形成は、少数キャリヤが障害あるいは余分な抵抗
に遭遇することなしに効果的に接点から注入されること
を意味する。
る方法は、良好な電気接続の形成を妨げたり、あるいは
阻止するような薄膜を表面につくっている。良好々電気
接続の形成は、少数キャリヤが障害あるいは余分な抵抗
に遭遇することなしに効果的に接点から注入されること
を意味する。
しだがって、電気接続の予定される領域では表面処理を
行はすに済せるか、あるいは形成された表面薄膜を電気
接点の形成以前に取り除いていた。
行はすに済せるか、あるいは形成された表面薄膜を電気
接点の形成以前に取り除いていた。
それ故、電気接点の直下では処理が行はれないことにな
っていた。
っていた。
光電装置において入射放射線にさらされる面を保護する
もう一つの方法として、入射放射線にさ４− らされる感応領域に大きいバンドギャップを持つ材料の
薄膜を設けることが提案されている。こうした技術は１
９７９年１月２日登録の米国特許第４．１３２，９９９
号に開示されている。しかし、この技術によ兎と、電気
接点が大きいバンドギヤツメ層を貫通して赤外線に対し
て有感な材料に達し、その為電気接点下が杓び無保咳の
状態になる。更に他の先台技術では、表面に高い濃ｉで
不純物添加した材料の層を設けている。この方法は１９
７９年１月３０日登録の米国特許第４，１３７，５４４
号に開示されている。しかしこの方法によっても、高濃
度添加層は電気接点の作用域の下まで達することはない
Ｏ 更に他の試みがＭ、Ａ、ＫＩｎｃｈ等によって行はれて
いる（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 、Ｖｅｌ、
１７’ＰＰ、 １３７（４５、１９７７）。こ＼では
入射放射線は電気接点と接触していない領域内、即ち、
電気接点から幾何学的に離れた領域内で吸収されるよう
にしている。こうすることによって、入射放射線によっ
て発生した少数キャリヤは電気接点に到達するのによシ
長い時間を要し、これによって少数キャリヤの平均寿命
が増大することになる。
もう一つの方法として、入射放射線にさ４− らされる感応領域に大きいバンドギャップを持つ材料の
薄膜を設けることが提案されている。こうした技術は１
９７９年１月２日登録の米国特許第４．１３２，９９９
号に開示されている。しかし、この技術によ兎と、電気
接点が大きいバンドギヤツメ層を貫通して赤外線に対し
て有感な材料に達し、その為電気接点下が杓び無保咳の
状態になる。更に他の先台技術では、表面に高い濃ｉで
不純物添加した材料の層を設けている。この方法は１９
７９年１月３０日登録の米国特許第４，１３７，５４４
号に開示されている。しかしこの方法によっても、高濃
度添加層は電気接点の作用域の下まで達することはない
Ｏ 更に他の試みがＭ、Ａ、ＫＩｎｃｈ等によって行はれて
いる（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 、Ｖｅｌ、
１７’ＰＰ、 １３７（４５、１９７７）。こ＼では
入射放射線は電気接点と接触していない領域内、即ち、
電気接点から幾何学的に離れた領域内で吸収されるよう
にしている。こうすることによって、入射放射線によっ
て発生した少数キャリヤは電気接点に到達するのによシ
長い時間を要し、これによって少数キャリヤの平均寿命
が増大することになる。
赤外線光導電形検出器の場合、その動作は、よくスイー
プアウト−モードと呼ばれている形態で行はれることが
多い。この場合、電接点は半導体材料上の極めて近接し
た位置に設けられている。
プアウト−モードと呼ばれている形態で行はれることが
多い。この場合、電接点は半導体材料上の極めて近接し
た位置に設けられている。
この動作モードでは、検出器にかけられた電界によって
少数キャリヤは非常に短時間の間に電気接点へと移動す
る。電気接点へたどり着く時間が非常に短ければ、検出
器材料中で少数キャリヤが死滅する可能性は大いに減少
し、更に検出器表面における少数キャリヤ消滅の影響も
また減少する。
少数キャリヤは非常に短時間の間に電気接点へと移動す
る。電気接点へたどり着く時間が非常に短ければ、検出
器材料中で少数キャリヤが死滅する可能性は大いに減少
し、更に検出器表面における少数キャリヤ消滅の影響も
また減少する。
電気接点における再結合によって生ずる急速な少数キャ
リヤ消減速度は概して赤外検出器の応答性を制限し、か
つ光導電形検出器がスイープアウトモードで動作する場
合には特にその応答性に著しい制限を加９６結果と′６
・１４、 この現象の重要性はこれまでの技術では一般に認識され
ていなかった。しかし、本発明によって電気接点直下に
おける少数キャリヤの消滅を低減することがこれ壕でｉ
！識されていた以上に、検出器応答性の向上に深く関係
していることが発見された。
リヤ消減速度は概して赤外検出器の応答性を制限し、か
つ光導電形検出器がスイープアウトモードで動作する場
合には特にその応答性に著しい制限を加９６結果と′６
・１４、 この現象の重要性はこれまでの技術では一般に認識され
ていなかった。しかし、本発明によって電気接点直下に
おける少数キャリヤの消滅を低減することがこれ壕でｉ
！識されていた以上に、検出器応答性の向上に深く関係
していることが発見された。
この問題解決のための試行としてＹ、Ｊ、３ｈａｃｈａ
ｍ −［）ｉ ａｍａｎｄおよび１． Ｋｉｄｒｏｍ両
者によるものが明らかにされている（ Ｉｎｆｒａｒｅ
ｄ ＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ、 ２１ ｐ、 １０５．１
９８１）ｏこの試行は半導体に対する電気接点の極めて
近い所における少数キャリヤの再結合速度を落すことに
よって検出器の応答性を改善すると六うものである。即
ち、陰極接点下における少数キャリヤ収集に対抗するビ
ルト・イン（封入）電界を造ることによって応答性の改
善を行っている。このビルト・イン電界はＨｇ８Ｃｄｘ
Ｔｅ半導体中にドナーが拡散することによって生起し、
接点下約２ミクロンの領域に電子濃度勾配を形成する。
ｍ −［）ｉ ａｍａｎｄおよび１． Ｋｉｄｒｏｍ両
者によるものが明らかにされている（ Ｉｎｆｒａｒｅ
ｄ ＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ、 ２１ ｐ、 １０５．１
９８１）ｏこの試行は半導体に対する電気接点の極めて
近い所における少数キャリヤの再結合速度を落すことに
よって検出器の応答性を改善すると六うものである。即
ち、陰極接点下における少数キャリヤ収集に対抗するビ
ルト・イン（封入）電界を造ることによって応答性の改
善を行っている。このビルト・イン電界はＨｇ８Ｃｄｘ
Ｔｅ半導体中にドナーが拡散することによって生起し、
接点下約２ミクロンの領域に電子濃度勾配を形成する。
この結果、検出器基材がｎ−形であれば接点下の色域は
ｎ−形となる。この試みによって、検出器の応答性に多
少の向上が見られたものＮ１この方法には本来的な欠陥
がある。即ち、加えたｎ 添加物が接点領域における少
数キ７− ヤリャの寿命を減少させ、そのことが応答性に関して系
そのものを自己規制する結果となるからである。更に、
ビルト・イン電界はｎ 形添加物の溶解度によって制限
を受け、これによって少数キャリヤの阻止能を低下させ
る結果を招いている。
ｎ−形となる。この試みによって、検出器の応答性に多
少の向上が見られたものＮ１この方法には本来的な欠陥
がある。即ち、加えたｎ 添加物が接点領域における少
数キ７− ヤリャの寿命を減少させ、そのことが応答性に関して系
そのものを自己規制する結果となるからである。更に、
ビルト・イン電界はｎ 形添加物の溶解度によって制限
を受け、これによって少数キャリヤの阻止能を低下させ
る結果を招いている。
このように、これまでの諸技術は、赤外検出器の応答性
向上のために、検出器基材内における少数キャリヤの消
滅速度を低減したり、あるいは検出器表面における少数
キャリヤ消滅防止を行って来たが、それらは検出器への
電気接点形成に際して利用されていない。また、吸収さ
れる入射放射線から距離を置ようにして電気接点を設け
ると云う幾何学的構造によって少数キャリヤの寿命を延
す方法を取った先行技術も知られている。しかしながら
、電気接点に到達する少数キャリヤの消滅速度を減少さ
せて赤外検出器の応答性を改善する決定的手段を開示し
た先行技術はない。
向上のために、検出器基材内における少数キャリヤの消
滅速度を低減したり、あるいは検出器表面における少数
キャリヤ消滅防止を行って来たが、それらは検出器への
電気接点形成に際して利用されていない。また、吸収さ
れる入射放射線から距離を置ようにして電気接点を設け
ると云う幾何学的構造によって少数キャリヤの寿命を延
す方法を取った先行技術も知られている。しかしながら
、電気接点に到達する少数キャリヤの消滅速度を減少さ
せて赤外検出器の応答性を改善する決定的手段を開示し
た先行技術はない。
本発明は半導体電磁放射線検出器の電気接点において、
少数キャリヤの消滅速度を低減するとと８− に関連した問題を効果的に解決するものである。
少数キャリヤの消滅速度を低減するとと８− に関連した問題を効果的に解決するものである。
本発明は感光性半導体材料の平均キャリヤ濃度に大きな
影響を与えることなく検出器に対する電気接点において
少数キャリヤの消滅速度を減少させた検出・器およびそ
の製造方法を提供するものである。本発明は電気接点直
下の半導体材料に対し、表面不活性化を施すことによっ
て完成されるもの、である。本発明では、赤外検出器材
料の表面を処理して表面からの少数キャリヤを防止し、
多数キャリヤの通路に対して大きな障壁を形成させない
ようにしている。この表面処理は検出器の表面上で、少
数キャリヤを集める電気接点（必要によっては両接点）
下にもう一つの薄膜を形成することから成っている。こ
の膜は検出器材懸よシ大きいエネルギーバンドギャップ
を有し、かつ検出器と同じ導伝形を有する材料からなっ
ている。即ち、多数キャリヤが電子であればれ一形材料
による膜を、そして正孔である場合にはｐ−形材料を使
用する。次いで指定した接点領域内で表面に適切な金属
な被着させて大きいエネルギーバンドギャップ層に対し
てオーム接続を完成させる。
影響を与えることなく検出器に対する電気接点において
少数キャリヤの消滅速度を減少させた検出・器およびそ
の製造方法を提供するものである。本発明は電気接点直
下の半導体材料に対し、表面不活性化を施すことによっ
て完成されるもの、である。本発明では、赤外検出器材
料の表面を処理して表面からの少数キャリヤを防止し、
多数キャリヤの通路に対して大きな障壁を形成させない
ようにしている。この表面処理は検出器の表面上で、少
数キャリヤを集める電気接点（必要によっては両接点）
下にもう一つの薄膜を形成することから成っている。こ
の膜は検出器材懸よシ大きいエネルギーバンドギャップ
を有し、かつ検出器と同じ導伝形を有する材料からなっ
ている。即ち、多数キャリヤが電子であればれ一形材料
による膜を、そして正孔である場合にはｐ−形材料を使
用する。次いで指定した接点領域内で表面に適切な金属
な被着させて大きいエネルギーバンドギャップ層に対し
てオーム接続を完成させる。
本発明の一実施例によれば、基板上に感光層として形成
したは’：ＨｇＯ，８Ｃｄ□、２Ｔｅ の織成を有する
Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅＣｄｘＴｅ光導山形赤外検出器１
ｇｔ□Ｃｄ ｙ Ｔ ｅなる領域を付加する。こ＼で電
気接点が設けられる領域においては、ｙはＸよシも大キ
くする。Ｈｇに対するＣ６の割合を大きくすると、材料
の価電子帯と導伝帯の間のエネルギーギャップが増大す
る。光導電層、高エネルギーバンドギャップ層の両者は
エピタキシャル法によ多形成することが望ましく特に液
相エピタキシャルによってｎ−形に形成することが望ま
しい。Ｘが０．２である検出器では、ｙが０．２１から
０．３０の範囲にある高エネルギーバンドギャップを有
する合金が良い結果をもたらすことが解った。
したは’：ＨｇＯ，８Ｃｄ□、２Ｔｅ の織成を有する
Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅＣｄｘＴｅ光導山形赤外検出器１
ｇｔ□Ｃｄ ｙ Ｔ ｅなる領域を付加する。こ＼で電
気接点が設けられる領域においては、ｙはＸよシも大キ
くする。Ｈｇに対するＣ６の割合を大きくすると、材料
の価電子帯と導伝帯の間のエネルギーギャップが増大す
る。光導電層、高エネルギーバンドギャップ層の両者は
エピタキシャル法によ多形成することが望ましく特に液
相エピタキシャルによってｎ−形に形成することが望ま
しい。Ｘが０．２である検出器では、ｙが０．２１から
０．３０の範囲にある高エネルギーバンドギャップを有
する合金が良い結果をもたらすことが解った。
電気接点直下の高エネルギーバンドギャップ表面層は少
数キャリヤを妨げるゴネルギーに障壁を作シ出す。しか
し、これは電気接点から検出器材料に向う多数キャリヤ
の流れに対しては大きな障壁を構成するものではない。
数キャリヤを妨げるゴネルギーに障壁を作シ出す。しか
し、これは電気接点から検出器材料に向う多数キャリヤ
の流れに対しては大きな障壁を構成するものではない。
どちらの電気接点に少数キャリヤを集めるかによって、
陰極下の領域だけか、または陽極下の領域だけに高エネ
ルギーバンドギャップ層を設ける必要がある。本発明に
よって電気接点における少数キャリヤの再結合速度が減
少し、少数キャリヤの寿命を延し、更に検出器の応答性
が向上する。
陰極下の領域だけか、または陽極下の領域だけに高エネ
ルギーバンドギャップ層を設ける必要がある。本発明に
よって電気接点における少数キャリヤの再結合速度が減
少し、少数キャリヤの寿命を延し、更に検出器の応答性
が向上する。
以下の説明においてはＨｇ１−ｘｃｄｘＴｅ半導体につ
いて本発明を説明するが、他の感光性半導体材料・例え
ばＩｎＡ＠ｘｓｂｌ −ｘ 、 ＩｎｘＧ１−ｘｓＪＰ
ｂｌ−Ｘ８ｎｘＴｅ 等を使用することができ、また当
業者がすでに公知の組立工程を本発明に適用できること
は云うまでもない。
いて本発明を説明するが、他の感光性半導体材料・例え
ばＩｎＡ＠ｘｓｂｌ −ｘ 、 ＩｎｘＧ１−ｘｓＪＰ
ｂｌ−Ｘ８ｎｘＴｅ 等を使用することができ、また当
業者がすでに公知の組立工程を本発明に適用できること
は云うまでもない。
以下図面を参照して本発明を詳述する。
赤外検出器の材料としては赤外放射線の範囲。
即ち０．８ｅＶ以下のエネルギーバンドギャップを有す
る材料を用いる。この種の材料の例としては、＼・ ■ｎＡｓｘ ８ｂｌ−Ｘ、ＩｎｘＧａ１−ｘ８ｂ、Ｐｂ
８ｌ−Ｘ８ｎｘＴｅ。
る材料を用いる。この種の材料の例としては、＼・ ■ｎＡｓｘ ８ｂｌ−Ｘ、ＩｎｘＧａ１−ｘ８ｂ、Ｐｂ
８ｌ−Ｘ８ｎｘＴｅ。
Ｈｇ １−ｘｃｄｘＴｅ等があげられる。こ＼でＸは所
望の特性にとって適切であるように０と１の間の値を取
る。この種の材料を用いたものは真性検知器と称されて
いる。第２番目の種類としては、更に大きいエネルギー
バンドギャップを持ったもので。
望の特性にとって適切であるように０と１の間の値を取
る。この種の材料を用いたものは真性検知器と称されて
いる。第２番目の種類としては、更に大きいエネルギー
バンドギャップを持ったもので。
赤外放射線に対する感度を与える丸めに不純物を添加し
た材料を使用したものがある。この種の材料はガリウム
または全添加のシリコンを含み、不純物検出器と称され
ている。本発明の説明にあたっては公知の検出器材料Ｈ
ｇ１−ｘＣｄｘＴｅを特に参照することにする。
た材料を使用したものがある。この種の材料はガリウム
または全添加のシリコンを含み、不純物検出器と称され
ている。本発明の説明にあたっては公知の検出器材料Ｈ
ｇ１−ｘＣｄｘＴｅを特に参照することにする。
第１図に示す本発明の実施例に於いて、ＣｄＴ。
基板１０はＨｇ１−ｘｃｄｘＴ６からなる検出器材料層
１２をその上部に備えている。この場合のＸは０より大
きく、１より小さい値を取シ、代表的な検出器では０．
１と０．４の間になっている。層１２の厚さは約５Ｘ１
０ ｃｍから１５×１０ｃＩｎであるのが一般的で
ある。また層１２の領域は検出器材料より大きいエネル
ギーバンドギャップを持つもう一つの薄膜１４によって
覆っである。この薄膜１４はａｇ、 ｙＣｄ、Ｔｅと
云う対応組成を有し、ｙは層１２のＸよシも大きく、膜
厚ははソ１０ ’ｃｍ から１０”ｃｌｎの間の厚さで
ある。以下で詳述するように、層１２９層１４は共に検
出器基板１０上で液相エピタキシャル技術による成長過
程を経て生長させる。次いで層１２．１４のいづれに対
してもオーム接続となる公知で適切な金属層１６を電気
接点として望ましい形で耐着させる。図中の矢印の下方
の光作用領域には薄い表面不活性化層２０を形成する。
１２をその上部に備えている。この場合のＸは０より大
きく、１より小さい値を取シ、代表的な検出器では０．
１と０．４の間になっている。層１２の厚さは約５Ｘ１
０ ｃｍから１５×１０ｃＩｎであるのが一般的で
ある。また層１２の領域は検出器材料より大きいエネル
ギーバンドギャップを持つもう一つの薄膜１４によって
覆っである。この薄膜１４はａｇ、 ｙＣｄ、Ｔｅと
云う対応組成を有し、ｙは層１２のＸよシも大きく、膜
厚ははソ１０ ’ｃｍ から１０”ｃｌｎの間の厚さで
ある。以下で詳述するように、層１２９層１４は共に検
出器基板１０上で液相エピタキシャル技術による成長過
程を経て生長させる。次いで層１２．１４のいづれに対
してもオーム接続となる公知で適切な金属層１６を電気
接点として望ましい形で耐着させる。図中の矢印の下方
の光作用領域には薄い表面不活性化層２０を形成する。
最後に金属線（図示しない）をこの金属層１６に接続す
る。
る。
次に、第１図に示すＨｇＣｄＴ、を用いた検出器の製造
方法を第２Ａ図から第２５図を用いて説明する。
方法を第２Ａ図から第２５図を用いて説明する。
第２Ａ図に示すように、Ｘミ０．２であるＨｇ１−ＸＣ
（１ｘＴｅの第１の薄層１２を液相エピタキシャル技術
によってＣｄＴ ｅ基板１０上に成長させる。
（１ｘＴｅの第１の薄層１２を液相エピタキシャル技術
によってＣｄＴ ｅ基板１０上に成長させる。
この技術による成長方法はすでに確立されていて、Ｍａ
ｃ１ｏ１ｅｋ岬による米国特許第３，９０２，９２４号
（１９７５年９月２日登録）に開示されている。この層
は最終的には厚さ約１０−一の検出器感光層を形成する
ことになる。次いで、第２の薄層１４を同じ方法で第１
の薄層上に成長させる。第２の層は、高エネルギーバン
ドギャップを有する合金に対して、その組成に於いて僅
かに変更を加え、感光層と同じ濃度まで不純物添加を行
う。一実施例ではＨｇ Ｏ，８０Ｃｄ０．２０ Ｔｅ
と言う組成の感光層１２に対して、その上層１４をＨｇ
Ｏ，７８Ｃｄ０２２Ｔｅと言う組成にした。
ｃ１ｏ１ｅｋ岬による米国特許第３，９０２，９２４号
（１９７５年９月２日登録）に開示されている。この層
は最終的には厚さ約１０−一の検出器感光層を形成する
ことになる。次いで、第２の薄層１４を同じ方法で第１
の薄層上に成長させる。第２の層は、高エネルギーバン
ドギャップを有する合金に対して、その組成に於いて僅
かに変更を加え、感光層と同じ濃度まで不純物添加を行
う。一実施例ではＨｇ Ｏ，８０Ｃｄ０．２０ Ｔｅ
と言う組成の感光層１２に対して、その上層１４をＨｇ
Ｏ，７８Ｃｄ０２２Ｔｅと言う組成にした。
この段階で光導電素子は厚さ約５ミクロンの広いエネル
ギーバンドギャップを有する材料からなる最上部層１４
を含む構造になる。次いで公知の方法で表面を溶剤によ
って洗浄し、更にＨＭＤ８（ヘキサメチルジシリザイン
）によって処理し、次のフォトレジストＳ （： １０
０ （）Ｉｕｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａ１社製）を使用した
フォトリトグラフ工程（第２Ｂ図）に適するように表面
粘着度を増大させる。第１のフォトリトグラフ工程によ
って電気接点の区画としてウェー・・上に領域３０を確
保１する。次いでフォトレジストを露光・現像し、ブロ
ック接点として指定した特定領域の形にフォトレジスト
を取除く。
ギーバンドギャップを有する材料からなる最上部層１４
を含む構造になる。次いで公知の方法で表面を溶剤によ
って洗浄し、更にＨＭＤ８（ヘキサメチルジシリザイン
）によって処理し、次のフォトレジストＳ （： １０
０ （）Ｉｕｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａ１社製）を使用した
フォトリトグラフ工程（第２Ｂ図）に適するように表面
粘着度を増大させる。第１のフォトリトグラフ工程によ
って電気接点の区画としてウェー・・上に領域３０を確
保１する。次いでフォトレジストを露光・現像し、ブロ
ック接点として指定した特定領域の形にフォトレジスト
を取除く。
電気接点予定地以外の上部層を形成する高バンドギャッ
プ材料を１俤臭化メチル溶液によってエツチングし、除
去する（第２Ｃ図）。次いでウェーハを窒素ガス中で乾
燥し、プラズマストリッピング法によってフォトレジス
トを除去する。
プ材料を１俤臭化メチル溶液によってエツチングし、除
去する（第２Ｃ図）。次いでウェーハを窒素ガス中で乾
燥し、プラズマストリッピング法によってフォトレジス
トを除去する。
第２Ｄ図に示すように、これまでの工程によって、ブロ
ッキング層即ち高いバンドギャップエネルギ一層１４が
電気接点領域として区画された領域だけに残され、他の
部分では層１２が露出するようになる。
ッキング層即ち高いバンドギャップエネルギ一層１４が
電気接点領域として区画された領域だけに残され、他の
部分では層１２が露出するようになる。
第２Ｅ図に示す第２のフォトリトグラフ工程によって、
検出器自身の光導電領域を所定の形に区画する。ＨＭＤ
８による処理を行った後、ウェーハの部位３２を７オト
レジス） ５Ｃ４５０（Ｈ１口Ｃｈｅｍｉｃａ１社製）
によってコートし、次いで露光・現像する。現俸済みフ
ォトレジストをエッチし、次いで１係臭化メチルに浸漬
して洗浄する。次いでプラズマストリップ法によってフ
ォトレジストを除去する。これまでの工程によって第２
Ｆ図に示す構造が得られ、感光層１２は電気接点間の領
域だけに残るようになる。
検出器自身の光導電領域を所定の形に区画する。ＨＭＤ
８による処理を行った後、ウェーハの部位３２を７オト
レジス） ５Ｃ４５０（Ｈ１口Ｃｈｅｍｉｃａ１社製）
によってコートし、次いで露光・現像する。現俸済みフ
ォトレジストをエッチし、次いで１係臭化メチルに浸漬
して洗浄する。次いでプラズマストリップ法によってフ
ォトレジストを除去する。これまでの工程によって第２
Ｆ図に示す構造が得られ、感光層１２は電気接点間の領
域だけに残るようになる。
残された工程は検出器に電気接点を実際に設ける工程と
、検出器の感光領域に対する表面不活性化工程である。
、検出器の感光領域に対する表面不活性化工程である。
第２Ｇ図に示すように、第３のフォトリトグラフ工程で
は、フォトレジストムＺ１３７５ｔかけた後乾燥箱中で
乾燥し、次いで露光、現像。
は、フォトレジストムＺ１３７５ｔかけた後乾燥箱中で
乾燥し、次いで露光、現像。
洗浄の諸処理を行い、更にフオトレジス）ＡＺ１３７５
の層管追加して、焼料、露光、現俸を行う。
の層管追加して、焼料、露光、現俸を行う。
と＼までの処理によって、光導室形検出器全体は、オー
ム接点形成用金属の付着用に開は死場所以外で、参照番
号３４（第２Ｇ図）によって示すフォトレジスト層によ
って覆れる。表面に対して約３３００′に厚にインジュ
ームを蒸着させ、次いでアセトンに浸漬する。これによ
って第２Ｈ図に示すように、オーム接点予定地にインジ
ューム層１６が形成される。
ム接点形成用金属の付着用に開は死場所以外で、参照番
号３４（第２Ｇ図）によって示すフォトレジスト層によ
って覆れる。表面に対して約３３００′に厚にインジュ
ームを蒸着させ、次いでアセトンに浸漬する。これによ
って第２Ｈ図に示すように、オーム接点予定地にインジ
ューム層１６が形成される。
次いで最後のフォトレジスト工程（第２Ｉ図）をＡＺ１
３７５を用いて実行し、感光作用領域に対する表面不活
性化処理としてＺｎＳを付着させるために感光作用領域
を開けるようにしてフォトレジストを現像する。第２Ｊ
図の部位２０に対して、公知のＲＦスパッタ技術によっ
て最初１５０Ｗで約７５０１を、次いで２５０Ｗで約７
５０に、計約１５００１のｚｎｓを付着させる。次に、
普通の仕方で金属リードを取り付け、検出器が完成する
（第２５図）。
３７５を用いて実行し、感光作用領域に対する表面不活
性化処理としてＺｎＳを付着させるために感光作用領域
を開けるようにしてフォトレジストを現像する。第２Ｊ
図の部位２０に対して、公知のＲＦスパッタ技術によっ
て最初１５０Ｗで約７５０１を、次いで２５０Ｗで約７
５０に、計約１５００１のｚｎｓを付着させる。次に、
普通の仕方で金属リードを取り付け、検出器が完成する
（第２５図）。
これまで述べた工程では両オーム接点とも、その下に高
いエネルギーバンドギャップを有する層１４を備える形
を取って来た。しかし、第１図に関連して説明したよう
に、不活性化は少数キャリヤ（この例では正孔・電子対
の正孔）を引きつける電極に対してのみ施せばよく、し
たがって両接点の下には必要ではないことを理解しなけ
ればならない。しかしながら、層１４は多数キャリヤの
流入を阻止妨害するものではないから、検出器の組立、
利用を促進する点から見れば両接点下に高いエネルギー
バンドギャップの層を設けることの方が望ましい。勿論
当業者の知るところに従って、他の方法で試行されるこ
とは可能である。
いエネルギーバンドギャップを有する層１４を備える形
を取って来た。しかし、第１図に関連して説明したよう
に、不活性化は少数キャリヤ（この例では正孔・電子対
の正孔）を引きつける電極に対してのみ施せばよく、し
たがって両接点の下には必要ではないことを理解しなけ
ればならない。しかしながら、層１４は多数キャリヤの
流入を阻止妨害するものではないから、検出器の組立、
利用を促進する点から見れば両接点下に高いエネルギー
バンドギャップの層を設けることの方が望ましい。勿論
当業者の知るところに従って、他の方法で試行されるこ
とは可能である。
本発明による半導体電磁放射線検出器が他の公知の工程
によって作シ得るものであることは否定しない。例えば
、先に述べた液相エピタキシャル成長過程に加えて、気
相エピタキシャル技術によって半導体層、半導体領域を
形成することも可能であろう。更に真空蒸着、イオン注
入等を含む工程を利用することも可能であることは言う
までもない。
によって作シ得るものであることは否定しない。例えば
、先に述べた液相エピタキシャル成長過程に加えて、気
相エピタキシャル技術によって半導体層、半導体領域を
形成することも可能であろう。更に真空蒸着、イオン注
入等を含む工程を利用することも可能であることは言う
までもない。
前述の実施例で用いた半導体材料Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅ
に加えて、他の公知材料としてはＩｎＡｓｘ８ｂｌ−ｘ
。
に加えて、他の公知材料としてはＩｎＡｓｘ８ｂｌ−ｘ
。
Ｉｎ）（Ｇａｌ−ｘ”ｂおよびｐｂ］Ｘ５ｎＸＴ’ｅ等
が使用可能である。これら他の材料に対する処理および
化合物の使用方法は当業者にとっては公知のものである
。
が使用可能である。これら他の材料に対する処理および
化合物の使用方法は当業者にとっては公知のものである
。
上述の諸工程によって作った第１図に示す構造を紳つ検
出器の応答特性Ｒλを第３図に示す。曲線Ａは、従来の
検出器と同様、少数キャリヤが抑制されないように、高
バンドギャップ層を正にバイアスした場合の特性である
。・曲線Ｂ本発明による場合の特性で、少数キャリヤを
抑止するようにリードを逆にした場合のものである。こ
の特性を取った時の条件は以下の通シである。
出器の応答特性Ｒλを第３図に示す。曲線Ａは、従来の
検出器と同様、少数キャリヤが抑制されないように、高
バンドギャップ層を正にバイアスした場合の特性である
。・曲線Ｂ本発明による場合の特性で、少数キャリヤを
抑止するようにリードを逆にした場合のものである。こ
の特性を取った時の条件は以下の通シである。
１黒 体 １０００ケルビン周波数
２ＫＨｚ 検出器抵抗 ７１オーム 検出器温度 ９０Ｋ ＨＲＭＳ １．５Ｘ１０ ’ワット／
ｄ検出面積 ３．１８Ｘ１０ ｃａｌ光導電層
“＝０°２０ ブエック層 ｙ＝０．２２ 〔発明の効果〕 このグラフから解るように、負にバイアスした接点が第
２の高バンドギャップ層を含ま表い場合（即ち、オーミ
ックである場合）に較べて、それを含Ａ７でる場合（即
ちブロック状態にある場合）の応答特性Ｒλははるかに
高められる。下の曲線（Ａ）では、低いバイアス電界に
於いて、７ｋｖ／Ｗの辺−ｔ’Ｒλに飽和現・、象が見
られる。−力曲線Ｂから解るよりに、本発明による検出
器の場合、７０ｋＶ／Ｗを越えても、Ｒλは依然として
増加している。
２ＫＨｚ 検出器抵抗 ７１オーム 検出器温度 ９０Ｋ ＨＲＭＳ １．５Ｘ１０ ’ワット／
ｄ検出面積 ３．１８Ｘ１０ ｃａｌ光導電層
“＝０°２０ ブエック層 ｙ＝０．２２ 〔発明の効果〕 このグラフから解るように、負にバイアスした接点が第
２の高バンドギャップ層を含ま表い場合（即ち、オーミ
ックである場合）に較べて、それを含Ａ７でる場合（即
ちブロック状態にある場合）の応答特性Ｒλははるかに
高められる。下の曲線（Ａ）では、低いバイアス電界に
於いて、７ｋｖ／Ｗの辺−ｔ’Ｒλに飽和現・、象が見
られる。−力曲線Ｂから解るよりに、本発明による検出
器の場合、７０ｋＶ／Ｗを越えても、Ｒλは依然として
増加している。
これ等の結果は、本発明による多層光導電形検出器によ
ってＲλの向上がもたらされることを示している点で最
も重要である。約２０Ｖ／ｃＩｎのバイアス電界を用い
ることによって、応答特性は１０倍に増加することが解
る。
ってＲλの向上がもたらされることを示している点で最
も重要である。約２０Ｖ／ｃＩｎのバイアス電界を用い
ることによって、応答特性は１０倍に増加することが解
る。
以上説明したように、本発明によれば電気接点における
少数キャリヤの再結合割合を低減し、多数キャリヤの流
れに障害を与えた９、少整キャリヤに対する障壁が多数
キャリヤ濃度の増加を求める。ものでないから半導体材
料の平均キャリヤ濃度を大きく増加させたりすることな
く、良好な応答特性を持つ赤外検出器が得られる。
少数キャリヤの再結合割合を低減し、多数キャリヤの流
れに障害を与えた９、少整キャリヤに対する障壁が多数
キャリヤ濃度の増加を求める。ものでないから半導体材
料の平均キャリヤ濃度を大きく増加させたりすることな
く、良好な応答特性を持つ赤外検出器が得られる。
当業者が本発明を種々変形した形で実施し得ることは明
らかである。したがってこれまで説明した実施例が本発
明を限定するものではないことを明記すべきである。
らかである。したがってこれまで説明した実施例が本発
明を限定するものではないことを明記すべきである。
第１図は本発明による検出器の断面図、第２Ａ図乃至第
２Ｊ図は本発明による検出器の一実施例を製造するため
の工程例を示す図、第３図は本発明によって作られた第
１図に示す検出器と同様なＨｇ １− ｘ Ｃｄ ｘ
Ｔｅ検出器の改善された応答特性を示すグラフである。 １０・・・・基板、１２・・φ・第１薄層、１４・・・
・第２薄層、１６・・・ゆ金栖層、２０・・・・不活性
化膜。 特許出願人 ハネウェル拳インコーボレーテツド復代
理 人 山 川 政 樹（ほか１名）ＦＩＧ、 １ （Ｖ／ＣＭ） Ｆ Ｉ ｃ、 ３ ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、 ２
ＢＦＩＧ、 ２ｃ ＦＩＧ
、 ２゜ＦＩＧ、２ε ＦＩＧ
、 ２ＦＦＩＧ、２ｃ ＦＩ
Ｇ、２ＨＦＩＧ、２１ ＦＩＧ
、２Ｊ第１頁の続き ０発 明 者 レオナード・アール・ヴアイスバーグ アメリカ合衆国５５４０３ミネソタ 州ミネアポリス・ラサーレ・ア ヴエニュウ１４０７ １２２５ ０発 明 者 ロナルド・エイ・ウッドアメリカ合衆国
５５４２０ミネソタ 州ブルーミントン・ミッション ・レーン１５０
２Ｊ図は本発明による検出器の一実施例を製造するため
の工程例を示す図、第３図は本発明によって作られた第
１図に示す検出器と同様なＨｇ １− ｘ Ｃｄ ｘ
Ｔｅ検出器の改善された応答特性を示すグラフである。 １０・・・・基板、１２・・φ・第１薄層、１４・・・
・第２薄層、１６・・・ゆ金栖層、２０・・・・不活性
化膜。 特許出願人 ハネウェル拳インコーボレーテツド復代
理 人 山 川 政 樹（ほか１名）ＦＩＧ、 １ （Ｖ／ＣＭ） Ｆ Ｉ ｃ、 ３ ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、 ２
ＢＦＩＧ、 ２ｃ ＦＩＧ
、 ２゜ＦＩＧ、２ε ＦＩＧ
、 ２ＦＦＩＧ、２ｃ ＦＩ
Ｇ、２ＨＦＩＧ、２１ ＦＩＧ
、２Ｊ第１頁の続き ０発 明 者 レオナード・アール・ヴアイスバーグ アメリカ合衆国５５４０３ミネソタ 州ミネアポリス・ラサーレ・ア ヴエニュウ１４０７ １２２５ ０発 明 者 ロナルド・エイ・ウッドアメリカ合衆国
５５４２０ミネソタ 州ブルーミントン・ミッション ・レーン１５０
Claims (2)
- （１）基板と、与えられた導電形および第１のエネルギ
ーバンドギャップを有し、前記基板上に形成された電磁
放射線を感知することができる半導体材料からなる第１
の層と、前記第１の半導体層に対して電気的交信を可能
にする一対のオーム接続手段と、前記第１の半導体層と
同じ導電形であって、前記第１のエネルギーバンドギャ
ップより大きい第２のエネルギーバンドギャップを有し
、前記第１の層から少数キャリヤを引きつけるオーム接
続手段の下方で前記第１の層上に設けられた第２の半導
体層の少なくとも第１領域とからなることを特徴とする
半導体装置。 - （２）与えられた導電形および第１のエネルギーバンド
ギャップを有し、電磁放射線を感知することができる半
導体材料によって適当な基板上に第１の層を形成する工
程と、この第１の層と同じ導電形であって、前記第１の
エネルギーバンドギャップよシ大きい第２のエネルギー
バンドギャップを有する第２の半導体層の少なくとも第
１領域を前記第１の層に加える工程と、前記第１の半導
体層と電気的交信を行うための一対のオーム接続を形成
する工程とから成シ、このオーム接続の少なくとも一つ
は前記第１の半導体層中の少数キャリヤを引きつける作
用をし、かつ前記第２の層の第１領域の１つを介して設
けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36398082A | 1982-03-31 | 1982-03-31 | |
| US363980 | 1982-03-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202579A true JPS58202579A (ja) | 1983-11-25 |
| JPH0456476B2 JPH0456476B2 (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=23432540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58056763A Granted JPS58202579A (ja) | 1982-03-31 | 1983-03-31 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0090669A3 (ja) |
| JP (1) | JPS58202579A (ja) |
| IL (1) | IL68300A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2166286B (en) * | 1984-10-26 | 1988-07-20 | Stc Plc | Photo-detectors |
| IT1182478B (it) * | 1985-07-01 | 1987-10-05 | Olivetti & Co Spa | Circuito di pilotaggio e di cancellazione di onde riflesse per una testina di stampa a getto di inchiostro |
| FR2592740B1 (fr) * | 1986-01-08 | 1988-03-18 | Commissariat Energie Atomique | Detecteur photovoltaique en hgcdte a heterojonction et son procede de fabrication |
| US4807006A (en) * | 1987-06-19 | 1989-02-21 | International Business Machines Corporation | Heterojunction interdigitated schottky barrier photodetector |
| US5936268A (en) * | 1988-03-29 | 1999-08-10 | Raytheon Company | Epitaxial passivation of group II-VI infrared photodetectors |
| US5300777A (en) * | 1992-03-26 | 1994-04-05 | Texas Instruments Incorporated | Two color infrared detector and method |
| US5384267A (en) * | 1993-10-19 | 1995-01-24 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming infrared detector by hydrogen plasma etching to form refractory metal interconnects |
| US5351876A (en) * | 1994-01-04 | 1994-10-04 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for flip-clip bonding |
| US5370301A (en) * | 1994-01-04 | 1994-12-06 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus and method for flip-chip bonding |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330290A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Fujitsu Ltd | Photo conductive film |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3949223A (en) * | 1973-11-01 | 1976-04-06 | Honeywell Inc. | Monolithic photoconductive detector array |
| FR2336804A1 (fr) * | 1975-12-23 | 1977-07-22 | Telecommunications Sa | Perfectionnements apportes aux dispositifs semi-conducteurs, notamment aux detecteurs photovoltaiques comprenant un substrat a base d'un alliage cdxhg1-xte, et procede de fabrication d'un tel dispositif perfectionne |
-
1983
- 1983-03-31 EP EP19830301844 patent/EP0090669A3/en not_active Withdrawn
- 1983-03-31 JP JP58056763A patent/JPS58202579A/ja active Granted
- 1983-04-06 IL IL68300A patent/IL68300A/xx unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330290A (en) * | 1976-09-01 | 1978-03-22 | Fujitsu Ltd | Photo conductive film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0456476B2 (ja) | 1992-09-08 |
| EP0090669A3 (en) | 1990-12-19 |
| EP0090669A2 (en) | 1983-10-05 |
| IL68300A (en) | 1987-02-27 |
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