JPS62160776A - 光起電検知器およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は平面構造のＨｇＣｌＴｅからなる光起電検知器
およびその製造方法に関するものである。その半導体材
料ＨｇＣｄＴｅが小さな禁止帯幅を有するこの検知器は
とくに赤外線の検知に適する。

半導体化合物は実際ｖｃは弐Ｉ（ｇｌ−エＣ（ｌｘＴθ
のテルル化水銀（ＨｇＴｅ）およびテルル化カドミウム
（ｃａＴｓ）からなる固溶体である。一般に組成と呼ば
れる０と１との間のパラメータｘ２はテルル化カドミウ
ム：テルル化水銀比を決定する。それはまた、化合物の
禁止帯幅ＦＢｇを決定しかつこれは順次放射線のスペク
トル検知範囲を決定する。禁止帯幅Ｂｇはλ。

＝　１．２４／Ｅｇ　（λ。はμｉｏでかＥｇ　Ｆｉｅ
ｖで表わされる〕を有する検知器の遮断波長λ。以下の
波長のフォトンの検知を可能にする。

組成ｘ２は連続的に調整されることができ、したがって
λ。＝０．８μｍ　（ｘ　＝　１　）から非常に大きな
波長Ｃｘ＝ｏ、１７でＥｅｇ＝０）の広いスペクトル範
囲のカバーが可能となり、３０μｍの波長までの検知が
明らかにされている。

通常最大の関心は大気透過窓、例えば波長３〜５μｍお
よび８〜１２μｍの窓に適合されるスペクトル範囲に帰
らせられる。これらの透過窓は、周囲温度（２９０°Ｋ
）に近い温度で物体が約１０μｍの波長で最大の固有放
出を有するため、実際には熱的作像に良く適合させられ
る。０．３０および０．２０に近い組成ｘ２はそれぞれ
３〜５および８〜１２μｍのスペクトル範囲に対応する
。

化合物ＨｇＣｄＴｅは高性能赤外線装置を具備する検知
器を製造するのに一般に採用されている。これらの検知
器は光電型かまたは光起電型からなる。

本発明は第２の型の装置に関する。

ＨｇＣｄＴｅはまた将来赤外線装置を具備するため集積
電子読取り検知器のモザイクを製造するのに最も有望で
あると思われる。したがって、それは非常に低い消散を
有する読取り回路への最適結合を許容する高品質の光起
電検知器の製造を可能にする。

以下に、光起電検知器にエリ考慮されるような種々の性
能基準について説明する。かかる検知器の特性Ｉ　＝　
ｔ　（ｖ）を示す、添付第１図に現われる最も重要なパ
ラメータは、 入射フォトンフラックスの関数である短絡電流またはフ
ォト電流工。、 フォト電流工。に比して小さくなければならない、検知
器の逆バイアスに対応する暗電流工。、高くなければな
らないゼロバイアスダイナミック抵抗ＩＲ０、 検知器が逆バイアスされるときダイナミック抵抗に対応
しかつ電子読取り回路への最適結合のためかつ逆バイア
スされた検知器の雑音を最小にするために高くなければ
ならない分路抵抗Ｒ８、および 高アバランシェ電圧ｖＡである。

もちろん、これらの性能は使用温度に対する上限を付与
し、それは禁止帯長ａｇが減少しかつ遮断波長λ。が高
いとき小さくなる。とくに、Ｒｏは使用温度範囲にした
がって、ｅｘｐ（−［ｉｉｇ／ｋＴ）またはｅｘｐ（Ｂ
ｇ／２にτ）として変化し、ｋはボルツマン係数そして
Ｔはケルビン温度である。

しかしながら、低温度に向って、温度に関係なくかつ検
知器の表面上の漏洩電流現象と結合される電流発生の結
果として性能に限度がある。これらの漏洩電流の原因は
遮断波長にＬ９極めて急速に増大する中間帯トンネル効
果とすることができる。高性能は、とくに制限された７
オトンフラツクス、例えば赤外線天文学における周囲条
件により低温に向って求められることができる。

最初に、プラナ−（平面）技術を使用して、光起電検知
器はＨｇＣｄＴｅ半導体材料における単−ＰＮ接合の形
で製造された。添付第２図はプラナ−（平面）構造のＨ
ｇＣｄＴθ検知器を示す。この検知器は単結晶ＣｄＴｅ
基板１上の検知器の能動領域を構成する拡散Ｎ型区域５
を有するＯ＜１＜１を持つＰ型のＨｇニーｘＣｄｘＴｏ
　　からなる単結晶層６からなる。

半導体層３の上方には、例えばＮ型区域５上への電気的
接触を許容する窓９を有するＺｎ８からなる絶縁被覆７
がある。接触は、例えばクロミニラム−金からなる接点
要素１１によって保証される。

かかる検知器はとくに、１９８１年のアカデミツク・プ
レス発行の「セミコンダクタズ・アンド・セミメタルズ
Ｊ、第１８巻、第２０１頁の第６章テルル化水銀カドミ
ウムに記載されている。

残念ながら、これらの簡単なプラナ−構造検知器は、そ
れらのスペクトル範囲かつしたがってそれらの使用を制
限する、過度の暗電流工。かつしたがって不適切なダイ
ナミック抵抗Ｒ０を有してい九ＨｇＣｄＴｅ光起電検知
器の性能を実行するために、小さな禁止帯幅を有するＰ
Ｎ接合およびより太きな禁止帯幅を有°するＰＮ接合を
持つヘテロ接合の形で検知器を製造することが検討され
た。１９８３年の「ソリッドｅステート・エレクトロニ
クス」第２６巻第１号の第６５〜６９頁に明らかにされ
カつ［コモン・アニオン・ヘテロジャンクションズ（共
通アニオンへテロ接合）　：　Ｃ４’ｌ’ｅ−ＣｄＨｇ
Ｔｅ　Ｊと題されたピー・ミグリオラートおよびニー・
デー・ホワイトによる論文において、０（ｚ（１による
Ｎ　ｃＤτｅ／Ｐ　ＨｇエーエＣ（１ｘＴｅヘテロ接合
および工り一般的には禁止帯幅ＥｇｌおよびＥｉｉｇ２
　ｔ″有し、　ＥｇｌがＥｇ　　より小さくかつＸ工が
Ｉ２より小さいペテロ接合ＮＨｇ　　　Ｃｄ　　Ｔｓ／
ＰＨｇ　　　Ｃｄ　　Ｔｏについて１　”　Ｘ　ＩＸ　
１ｌ−Ｘ　ＩＸ　２記載されている。

この型のへテロ接合は第３図のＬうに略示されることが
できる。このへテロ接合はＮ型の注入または拡散区域１
７を有する他のＰ型Ｈｇ１−エ　Ｃｄ工Ｔｅ単結晶層１
５が上方にある単結晶ｐ　Ｗ　ｍｇよ−エ、Ｃ（ｉ工、
Ｔｅ単結晶層１３からなる。

かかるヘテロ構造において、エネルギ帯の接続は実質上
結合帯を決定する共通アニオン法則に従う。この結合帯
はへテロ接合においてギャップを持たず、ギャップＥｇ
２−　ｇｇ工は導通帯に転送される。さらに、ヘテロ接
合は急である。すなわち組成第２から組成Ｉ工に急に変
化する。

導通帯の不連続性に鑑みて、大きな波長のフォトンは検
知されることができない。したがって、８ｇ２およびａ
ｇ工間のエネルギフォトンは組成Ｘ工の材料に単に吸収
されることができる。その構造の照射中に発生される電
子はそれらがポテンシャル障害に遭遇するためへテロ接
合を横断することができない。

ミグリオラートおよびホワイトは電子によるヘテロ接合
の通過に対抗するポテンシャル障壁の除去を可能にする
逐次ヘテロ接合に工ってこの問題を切り抜けることを提
案した。

ポテンシャル障壁は組成ｘ２の部分において十分に高く
かつ前記ドーピングおよび組成のへテロ接合において十
分逐次的変化である逐次Ｎドーピングのため消滅する。

添付第４図は一方で半導体材料の深さ２（第３図）の関
数としてＮドーピング（ＤＮ）の変化をかつ他方で２の
関数として前記材料の組成Ｘの変化を示す。

明らかに非常に魅力的ではあるけれども、かかる屏決は
、すべてのパラメータが正確に調整されねばならないた
め、多くの製造上の困難を生じる。

したがって、以下の条件が満されねばならない。

すなわち、 電気的接合（Ｎ型材料からＰ型材料への通過）および冶
金学的接合（組成Ｉの最大変化）は一致しなければなら
ず、 組成ｘ２の領域ＮのドーピングＤＨは十分高くなければ
ならず、そして 組成Ｉの変化はドーピングＤＮの変化に比して逐次的過
ぎてはならない。

ヘテロ接合を通る電子の通過に対抗するポテンシャル障
壁がそこに存するようにこれらの条件の１つが満たされ
ないことが必要である。これらの電子は小さな禁止帯幅
Ｅｇ工を有するＩ□の組成の半導体の照射の結果として
発生される。

他の公知のＨｇＣｄＴｅの詳細は、１９７６年オプテイ
カ・アプリカータＶ工、３．第９９〜１０３頁に発表さ
れた「保護接合面を有する新規なＣｄＨｇＴｅフォトダ
イオード型式」と題するイー・イブラスおよびジエイー
ピョートロスキーによる論文における半導体層の厚さに
したがう組成Ｘの連続的変化を使用する。これらの検知
器において、Ｘの最大値は絶縁材との中間面に生じる。

しかしながら大きな禁止帯幅を有するＮ型のＨｇＣｄＴ
ｅに接触する場合に、高波長において同一の感度損失を
持続する。

本発明はとくに上述した検知器に比して改善された性能
特性を有するプラナ−構造およびヘテロ接合を備えたＨ
ｇＣｄＴａ光起電検知器に関する。さらに、この検知器
は危険な工程を伴なわず簡単な製造方法によって製造さ
れることができる。それゆえ、本発明はとくに、第１の
導′１型式′ｆ：備えかつ第２の導電型式の第１領域を
含みそしてそのＩ□が０と１の間の数である第１　Ｈｇ
ＣｄＴｅ　Ｃｄ、　Ｔｅ単結晶半導体層、この第１半導
体層の上方に配置された電気的絶縁材および前記第１領
域に発生された電気信号を集めるのに使用する前記絶縁
材上に配置された電気接点要素を有する平面構造を備え
、第１の導電型式の第２のＩｌｇ　　　Ｃｄ’Ｉ’ｓ単
結晶半導１−Ｘ　２　　Ｘ　２ 体重が前記第１半導体層と前記絶縁材との間に挿入され
、　Ｘ２は０と１との間ｘ１を越える数であり、前記第
２半導体層は前記第１領域と向い合いかつそれと接触す
る第２の導電型式の第２領域を含みそして前記接点要素
が前記第２部分を横切りかつ前記第１領域を部分的に貫
通する部分からなる光起電検知器に関する。

本発明による検知器は従来技術に比して以下の利点を有
する。すなわち、 とくに組成およびドーピング外観に関連して危険のない
技術的構成、 温度に依存する暗電流の減少の結果として高い動作温度
に対して改善された性能特性、温度に関係なく、暗電流
の減少かっとくに表面漏洩電流により一低塩においてカ
ニつ弱いフォトンフラックスによる改善された性能特性
を有する。

組成Ｘ工とｘ２の半導体間の組成外観は臨界的でなくか
つ急激または逐次的にすることができる（約１ミクロン
の厚さに関しての変化による）。したがって、導電体が
小さな禁止帯幅、すなわち組成Ｘ工の半導体にまで変化
するとき、検知器の照射中前記半導体に発生された電子
は上述したポテンシャル障壁により構成される如何なる
妨害もなく外部回路に自由に通過することができる。

好ましくは、第１および第２半導体層はＰ壓導電性をか
つ第１および第２区域はＮ型導電ａを有する。好都合に
は、第１区域は０．５〜５μｍの厚さを有する。

本発明による光起電検知器はこれを前面によりすなわち
絶縁材側から照射することによりまたは後面により、す
なわち絶縁材と反対側から照射することにより使用され
ることができる。第１使用モードにおいて、検知器の感
知領域、すなわち第２導電性例えばＮ型の区域は金属化
によって部分的にのみ被覆されねばならない。

好都合には、本発明による検知器は前記第１区域に発生
された信号を処理するための手段からなる。

本発明はまたプラナ−構造およびヘテロ接合を有する光
起電検知器の製造方法に関する。

本発明によれば、この方法は、以下の工程、すなわち、 （ａ）工、が０と１との間の数である第１導電型式の第
１　Ｈｇ　ｘ−ｘ　　Ｃｄ　ｘ　　Ｔｅ単結晶半導体上
に、ｘ２がＸｚより大きくかつ０と１との間の数である
前記第１導電型式の第２Ｈｇ　　　Ｃ（Ｉ　　Ｔ＠単結
晶半導体層を蒸１−工２　　　第２ 着し、 （ｂ）第１電気的絶縁材層を前記第２半導体層上に蒸着
し、 （ｂ）感知領域を実現するために前記第１絶縁材層に窓
を開け、 （ｄ）前記感知領域を構成する第２導電型式からなる２
つの重畳領域、前記第１半導体層の第１領域および前記
第２半導体層の第２領域を形成するため前記第１および
第２半導体層を前記第１絶縁材層を通してドーピングし
、 （ｅ）前記第２半導体層を完全にかつ前記第１半導体層
を部分に横切る能動領域の位置に電気接点ホールを形成
し、 （ｆ）前記電気接点孔を金属化する工程からなる。

この方法は実施が簡単でかつ危険な工程を有しない。

・本発明による方法を実施する好適な方法に工れば、工
程（ｄ）は工程（θ）の後に行なわれ、第１絶縁膚の窓
がまた接点孔を製造するのに役立つ。これはとくに減じ
られた外辺部を有するＮ型の纂１区域の形成を可能にす
る。

好都合には、工程（ｆ）の前に、接点ホールの底部に第
２導電型式の過ドーピングが存在する。

以下に、本発明を非限定的な実施例および添付図面に関
連して詳細に説明する。

第５図は本発明によるプラナ−（平面）構造を有する光
起電検知器の第１実施例を示す。

この検知器は検知されるべき放射を透過する単結晶基板
２０からなる。赤外線を検知する特別な場合において、
基板２０は０＜ｘ工く１を有する第１Ｈｇエーエ　Ｃｄ
ｘＴｓ単結晶半導体層２２に工って被覆される。とくに
、！は０．２（ｘ□＜０．３のようにすることができか
つ例えば０．２に等しい。Ｘ工の値は検知器によって検
知し得る光線の中心波長を決定する。この半導体層２２
はＰ型を有しかつその厚さは５〜１５μｍの間で変化す
ることができる。

層２２は光起電検知器の能動領域を実質上構成するＮ型
拡散または注入区域２４ｔ−含む。この区域２４は０．
５〜５μｍの間の厚さｅを有する。

半導体層２２はＯ＜：Ｙ２＜　１　ｆ有するＨｇ　ｌ−
、、Ｃｄ　ｘ２’ｒｓ単結晶半導体層２６に裏って被覆
される。組成Ｉ２は組成Ｘ工より大きくかつ０．３＜　
ｘ２＜０．８のようにすることができる。ｘ２の値は考
えられる用途に依存する。

単に、検知器の良好な特性Ｉ　＝　ｆ　（ｖ）　（第１
図）のために、ｘ２は０．３または０．４に等しくする
ことができる。能動領域に発生された信号を処理するた
めの電子回路を備えた検知器に関しては、ｘ２は０．７
にかつ同様に０．８までにすることρにする。

前記半導体層２６ＦｉＰ型導電性を有しかつその厚さは
０．５〜５μｍの間にすることができる。半導体層２６
はＮ型拡散または注入区域２８を含んでいる。このＮ型
区域２８はまた光起電検知器の感知領域の一部を形成す
る。２つのＮ型区域２４および２８は重畳されかつ隣接
する。

第２半導体層２６は、例えば硫化亜鉛または酸化ケイ素
（８１ｏまたは５ｔＯ２）からなる第１絶縁材層３０に
よって被覆される。この絶縁材層３０は検知器のＮ型区
域と同一の寸法を有する開口３２を備えている。この第
１絶縁材３０は第１絶縁材３０と同一の性質の第２絶縁
材層３４によって被覆される。これら２つの絶縁材層６
０および３４は約０．５μｍの厚さを有する。

第２絶縁材３４は検知器の能動領域、すなわちＮ型区域
における電気的接触を許容する開口３６を備えている。

接触は検知器の感知領域に形成された電気接点孔４１に
配置される電気接点要素３８によって保証される。この
接点要素３８は第２絶縁材５４の下方に配置された部分
６７およびＮ型区域２８を完全に横切りかつＮ型区域２
４を部分的に横切る部分３９にエリ形成される。この接
点要素３８は２つの重畳された層、すなわち約２５ｎｍ
のクロミウム層および約１μｍの金属の形にすることが
できる。

第５図に示した検知器は前面４０、すなわち絶縁材３４
の側によってか、または後面４２、すなわち基板２０の
自由側から照射されることができる。検知器の能動領域
または区域Ｎがその前面４０により、矢印によって記号
化された放射を検知する。ことができるようにするため
、接点要素３８の表面上の部分３７は前記能動領域（第
５図の左方部）を完全に被覆してはならない。

この実施例において、本発明による検知器は好都合には
基板２０を持たない。この場合に、半導体層２２は１５
μｍを越える厚さを有しかつ例えば５００μｍである。

さらに、半導体層２２および２６はＮ型導電性を有する
ことができ、その結果検知器の感知領域を形成する拡散
または注入領域はその場合にＰ型である。

第６図は本発明によるプラナ−構造光起電検知器の第２
実施例を示す。第５図に示した検知器の部分とすべての
点において同一の前記検知器の部分は同一参照符号を有
する。異なってはいるが、同一機能を満す構造的部分は
同一参照符号にａｔ−付して示す。

第６図に示した検知器は、上述のごとく、検知されるべ
き放射を透過しかつＮ型拡散または注入区域２４を含ん
でいる０＜ｘ工〈１を有する第１Ｐ型Ｈｇ　　　Ｃ（Ｉ
　　Ｔｅによって被覆される単結晶基板２０からなる。

後者は０．５〜５μｍの間の厚さを有する。半導体層２
２はＯ＜ｘｌ＜ｘ２＜　１を有するＩＥ２ｐ型）１ｇ　
　　Ｃｄ　　Ｔｏ単結晶半導体層２６によ１−３Ｃ２３
：２ って被覆される。この半導体層２６は第１半導体層２２
に配置されたＮ型区域２４ａの上方に配置されかつ接触
するＮ型区域ｚａａｔ含んでいる。

第２半導体層２６は検知器の能動領域における電気的接
触を許容する開口３６を有する絶縁層６４によって被覆
される。電気的接触は絶縁材３４の上方に配置された部
分５７ａおよびＮ型区域２８ａを完全に横断しかつＮ型
区域２４ａを部分的に横断する部分３９ａを有する接点
要素３８ａによって保証される。

＠５図の検知器の構造により簡単な構造を有しかつとく
に単一絶縁層のみを有する第６図の検知器は後面４２（
基板の自由側）によって検知器の照射によるのみの使用
に向けられる。これらの条件下で、絶縁材３４の上方に
ある接点要素３８ａの部分３７ａは検知器の感知領域ま
たはＮ型区域を完全に被覆することができる。この実施
例において、Ｎ型区域２Ｂ＆の外辺部は第５図の検知器
の外辺部に比して減じられる。さらに、前記検知器のＮ
型区域２４ａの形状は第５図に示した形状は第５図に示
した形状と異なる。

前述のごとく、基板２０に任意に除去することができる
。この場合に、照明または照射が後面によるのみである
ことに留意して、半導体層は約１０μｍの比較的小さな
厚さを有しなければならない。

第５図の検知器と第６図の検知器との間の構造的差異は
、後で示されるように、とくにこれらの検知器のＮ型区
域の形成に関連してその僅かに異なる製造方法に関連づ
けられる。

本発明によるかつ第５図および第６図に示された光起電
検知器は、暗電流源の顕著な減少により弱いフォトンフ
ラックスの場合に高低再動作温度において性能特性を改
善した。これらの暗電流は半導体材料の禁止帯幅に指数
関数的に依存して、とくに組成Ｘの２つの異なる半導体
層の使用により減じられ、最も弱い組成Ｉ工を有する層
は基板に隣接しかつ最も強い組成ｘ２を有する層は絶縁
材３４に隣接する。

さらに、組成Ｘ工の材料のＮ型区域２４または２４ａの
厚さｅを前記材料の孔の拡散長さ以下かつ例えば０．５
〜５μｍの間でＩ□の値の関数として使用、することに
エリ、さらに暗電流を減少することができる。

最後、暗電流源をさらに減じるために、電気接点要素の
直ぐ近傍において、すなわち電気接点孔４１の底部４４
（第５図および第６図）にＮ過ドーピングを有すること
ができる。とくに、半導体層２４および２８のＮドーピ
ングインの濃度は１０１５〜１０　　　ａシーの間にす
ることができかつ接点孔４゛１の底部のこれらの同一イ
オンのｍ度は１０１８ａｔ／ｃＪを越えることができる
。

第７図は受は入れられる信号を処理するための装置を備
えた本発明による光起電検知器を示す。

検知器は後面型による照明からなりかつ１０μｍの赤外
線に向けることができる。前述のごとく、この検知器は
Ｑ（ｘ工く１を有するＰ型ＨｇエーエＣｄ工Ｔｏ、かつ
とくに拡散または注入Ｎ領域２４＆を含んでいるＨｇｏ
、８Ｃｄ０．、Ｔｅの半導体層２２および０＜Ｘ□〈ｘ
２く１かつ例えば０．２　＜　Ｘ２　＜　１を有する第
２Ｈｇ　　　Ｃｄ　　Ｔｅ半導体層２４からなる。

１−　ｘ　２　　ｘ　２ 組成ｘ２は、できるだけ危険のない処理回路の製造を行
なうために、例えば考え得る最大の禁止帯幅Ｅｇ２のご
とき、全く電気的な条件の関数としてのみ選択される。

し念がって、半導体層２６は検知器の能動領域に発生さ
れた信号の処理のために保有されかつ０．５〜５μｍの
間の厚さを有する。

光起電検知器はまた検知器の感知領域（Ｎ区域）におけ
る接触のため開口３６を備えた絶縁体３４（例えば釦Ｓ
）からなる。接触は接点孔４１に配置された電気接点要
素３８ａＫ−よって保証される。

前述のように、この接点要素３８ａは半導体層２６を横
切りかつ半導体層２２を部分的に貫通する部分３９ａか
らなる。

組成Ｘ□のＮ型区域２４ａに主として発生された信号の
処理は組成ｘ２の層２６に発生されたＩＲＣＣＤの電荷
転送装置５１に結合されるＮＭＯ８）ランジスタ４５に
よって検知されることができる。光起電検知器と自体さ
れた信号を処理するための装置の例はとくにサンフラン
シスコでの１９８４年のｒＢＤＭ会議の議事録に発表さ
れたコツホおよびフィリップス−〇ＢＲＣ−による［オ
ン・チップ信号処理を備えたモノリシック・イントリン
シックＮＭＯ８ＨｇＣｄＴｅ　ＩＲＣＣＤ　Ｊと題する
論文に記載されている。

ＮＭＯ８）ランジスタ４５は組成ｘ２の半導体層２６中
の水銀の拡散またはイオンの注入によって得られたＮ型
ソース４６、絶縁材３４上に配置されたゲート１ｉ極４
８および絶縁材上に配置されかつゲート電極４８に平行
なドレイン電極５０を有する層２６に誘起されるドレイ
ンからなる。ゲート電極４８およびドレイン電極５０は
例えばクロミウムー金により作られることができる。

電荷転送装置５１は１１２６への電荷の転送のために使
用されかつゲート電極５２および転送された電荷用のマ
ルチプレキシングミ極５４を有する転送ゲートからなる
。ゲート電極５２とマルチプレキシングミ極５４は両方
とも絶縁材３４上に配置される。

検知器の検知領域２４ａと回路入力を処理するためのＮ
ＭＯ８）ランジスタのソースとの間の結合はトランジス
タのソース４６の下に配置された電気接点要素３８＆の
部分３７ａお工びＮ型区域２４ａｌＣ，！：つて直接実
施される。

次に前述された本発明による光起電検知器の２つの実施
例用の製造方法について説明する。

第８図ないし第１５図は第５図に示した検知器の製造に
おける種々の工程を示す。

この方法の第１工程は、第８図に示すごとく、検知され
るべき放射を透過しかつ例えば赤外線検知のためサファ
イアまたＣｄＴｅからなる単結晶基板２０上に、第１単
結晶半導体層２２を蒸着することからなる。０と１との
間かつ例えば０．２に等しいｌ１ｔ−有するこのＨｇ□
−、ＣｄｘＴｏ層２２は層板２０からエピタキシによっ
て形成されることができる。使用されることができかつ
従来公知であるエピタキシ法は液相エピタキシ、分子ジ
ェットエピタキシおよび水銀プラズマ内でのまたは有機
金属カドミウムおよびテルル化合物がらの陰極スパッタ
リングである。このＰ型半導体層２２は例えば５〜１５
μｍの間の厚さを有する。

もし基板２０が除去されるならば、半導体層２２はブリ
ッジマン成長、固相結晶化またはトラベラ加熱法（ＴＨ
Ｍ）により固体形状で製造されることができる。

半導体層２２上には、この層からのエピタキシによって
、第２のＰ型Ｈｇ　　　Ｃ（Ｉ　　Ｔｏ単結晶半導１−
　Ｘ　２　　Ｘ　２ 体層２６が蒸着（堆積）され、ｘ２はＸ□を越えかっ０
および１の間にある数であり、例えば０・４に等しい。

この層２６を形成するのに使用できるエピタキシ法は前
述した方法の１つであっても良い。

この半導体層２６は０．５〜５μｍの間の厚さを有して
いる。

第２半導体１２６は次いで約０．５μｍの厚さを有する
第１絶縁層３０により被覆される。例えば硫化亜鉛また
は酸化ケイ素からなるこの絶縁層は化学気相成長法によ
って堆積されることができる。

本方法の次の工程は第９図に示されるように、絶縁層３
０内に、その寸法が製造されるべき感知領域の寸法を画
成する孔３２ｔ−開口することからなる。窓３２は例え
ば２０μｍの直径を有する。

この窓３２は通常のフォトリングラフィ法により得られ
九レジンマスクを使用することにエリかつマスクされて
ない絶縁区域を除去、例えば化学的にエツチングするこ
とにエリ開口されることができる。エツチング剤は例え
ば硫化亜鉛層３２の場合に塩酸にすることができる。

第１０図に示されるごとく、本方法の次の工程は拡散ま
たは注入マスクとしてエツチングされた絶縁層３０を使
用する半導体層２６お工び２２にイオンを拡散または注
入することからなる。

この感知領域はそれぞれの組成Ｘよおよびｘ２の２つの
Ｎ型区域２４、２８から形成される。Ｎ型区域２８はそ
こに形成される半導体層２６の厚さに等しい厚さを有し
かつＮ型区域２４はそこに形成される層２２の厚さ以下
の厚さを有する。例えば区域２４は０．５〜５μｍの間
の厚さを有する。検知器の感知領域の全体の厚さは、イ
オンの拡散の場合に、前記拡散の温度および持続時間に
よってかつイオン注入の場合に注入量およびエネルギに
１って決定される。

！１１図に示されるごとく、本方法の次の工程は０．５
μｍである第２絶縁層３４にエリ完全な構造を被覆する
ことからなる。例えば硫化亜鉛または酸化ケイ素からな
るこの絶縁層は化学気相成長法によって堆積されること
ができる。

通常のフォトリングラフィ法を使用してかつ第１２図に
示されるように、次いで陽のレジンマスク５５が絶縁７
１３４上に製造され、開口５７を備えている。使用され
るレジンは、シラプリーにより販売されているレジンＡ
　Ｚ　１３５０のごとき、フェノールフォルムアルデヒ
ドレジンである。

検知器の感知領域（Ｎ区域）の直上に位置決めされる開
口５７は例えば５μｍの直径を有しかつ製造されるべき
電気接点孔の寸法の画成を可能にする。

次いで開口３６はレジによって被覆されない絶縁材区域
を除去することにより絶縁層３４に作られる。この除去
は化学的エツチングまたはイオン加工によって行なわれ
ることができる。硫化亜鉛絶縁材層３４の場合に、化学
的エツチングはエツチング材として塩酸により実施され
ることができる。

第１３図に示されるごとく、Ｎ型区域２８の厚さ全体に
わたって、除去は電線材３４お工びレジン５５によって
マスクされない前記区域２８の面積およびＮ型区域２４
の厚さより小さい一定の浮上にわたって行なわれる。、
除去は、検知器の電気接点孔４１を形成するために、絶
縁材およびレジンによりマスクされない前記区域２４の
面積について行なわれる。

形成される接点孔４１の直径はレジンマスク５５の窓の
直径に等しくかつ例えば５μｍに等しくそして前記孔の
深さは例えば５μｍである。接点孔４１の開口は、また
レジンマスク５５の部分的除去を可能にするイオン加工
によって行なわれることができる。したがって、レジン
マスクは、これがアルゴンイオンのごとき、粗いイオン
によるその加工に関係なくスクリーンとして役立つこと
ができるために、２μｍより大きい顕著な厚さを持たね
ばならない。ＨｇＣｄＴｅ半導体材料の加工率は約１５
０　ｎ　ｍ／１ｏｉｎでかフレジンマスク５５のエツチ
ング率は３０ｎｍ／ｍｉｎである。イオン加工によるエ
ツチングは比較的深い接点孔（５μｍ）の発生を可能に
する。より浅い孔をエツチングしたいとき、あまり正確
でない化学的エツチング法が使用されることができる。

第１４図に示されるように、化学的方法により残部を清
掃後、構造の金属化（メタライゼーション）が、より詳
細には陰極スパッタリングにより行なわれる。この金属
化５８は２つの積み重ねられた層、すなわちそれぞれ厚
さ２５ｎｍお工び１μｍを有するクロミウム層かつ次い
で金属によって形成されることができる。陰極スパッタ
リングによる堆積は接点孔４１の底部および側部を被覆
する一様な厚さの２層金属化５８を得させしめる。

第１５図に示される工うに、本方法の次の工程は最終形
状に電気接点要素３８を付与するように２層金属化５８
をエツチングすることからなる。

このエツチングはレジンマスクにエリイオン加工または
化学的エツチングにより実施されかつ通常のフォトリン
グラフィ法にしたがって実施されることができる。クロ
ミウムー金属化による化学的エツチングの場合に、金エ
ツチングに関してはヨー化カリウムがかつクロミウムエ
ッチングに関しては水性ＮａＯＨ＋に３ＦｅＣＮ６水溶
液が使用される。絶縁材６４を被覆する電気要素からな
る部分３７はとくに第７図に示された回路である電気的
処理回路への得られた光起電検知器の接続を可能にする
。

合体された処理装置を有するモノリシック構造のこの特
別な場合において、一方でＮＭＯ８）ランジスタ４５の
ゲート電極４８およびドレイン電極５２および他方で電
荷転送装置のマルチプレキシングミ極５４は電気接点要
素３８ｔ−製造するためそのエツチング中金属化５８に
より形成されることができる。

暗電流源を減じることにより得られる光起電検知器の性
能特性を強めるために、電気接点孔４１（第１３図〕の
形成に続いて、その底部４４のＮ＋型過通ドーピング実
施することができる。この過ドーピングは５・１０　　
・、ｔ／ｃ１１の注入量および１００Ｋｅｖのエネルギ
によるホウ素イオンの注入により実施されることができ
る。

次に、後面からかつ第６図に示されるような照射の場合
における本発明による光起電検知器の製造方法について
説明する。

第１６図に示されるごとく、帥述のように、連続的堆積
は、例えばテルル化カドミウム単結晶基板２０上に２つ
のＰ型半導体層２２．２６のエピタキシによって行なわ
れる。層２２はＨｇエーエ、Ｃｄ工、Ｔｅからなりかつ
層２６は０＜ｘ工（ｘ２＜　１を有するＨｇＣｄＴｅか
らなる。基板２０′ｆｔ除去する最１−１２　　Ｘ　２ 適な場合において、半導体層２２はＣＦ２またはブリッ
ジマン法による結晶成長によって得られることができ、
これにその後面による検知器の照射を許容するために約
１０μｍに厚さを減じることが続く。これに例えば釦８
である絶縁層３４の半導体層２６上への直接堆積が続く
。とくにＣＶＯによって堆積されるこのｒ＠３４は０．
５μｍの厚さを有する。

第１７図に示されるように、通常のフォトリングラフィ
法を使用して、２μｍの厚さをもつレジンマスク５５が
製造され、このマスクは例えば５μｍの直径を持つ開口
５７を有する。開口５７の直径は製造されるべき電気接
点孔の寸法の画成を可能にする。次いで前記レジンマス
ク５５を通ってレジンにエリ被覆されない前記絶縁層の
区域を除去することにエリ絶縁Ｎ３４に開口３６が形成
される。この除去は化学的エツチングまたはイオン加工
によって実施される。

本方法の次の工程は前記作業のマスクとしてレジンマス
ク５５を使用する半導体層２６および半導体層２２のイ
オン加工からなる。加工は、層２６の全体の厚さにわた
ってかつｊ−２２の部分上で、０．５〜５μｍの厚さに
わたって行なわれる。またそれはレジンマスク５５の部
分的な除去を可能にする。かくして形成された第１８図
に示す電気接点孔４１は５μｍの直径および約５μｍの
深さを有する。半導体層２２．２６のイオン加工による
エツチング量は１５０ｎｉｏ／ｍｉｎでありそして残存
しているエツチングは３Ｑｎｍ／ｍｉｎで行なわれる。

レジン残部の化学的清掃に続いて、イオン拡散または注
入は、光起電検知器の感知領域を形成するために、エツ
チングされた絶縁層３４１Ｃより、接点孔４１内に行な
われる。第１９図に示されるように、前記感知領域は２
つのＮ型区域２８ａ。

２４ａから形成され、これらの区域の組成Ｉはそれぞれ
これらが画成される半導体層２６および２２の組成であ
る。

電気接点孔４１内のイオン注入または拡散によるＮ区域
２８＆および２４ａの形成は、第８図ないし第１５図に
関連して説明された方法に比して最も強い組成ｘ２を有
する半導体層に形成されたＮ区域２８ａの外辺部の減少
を可能にする。導電性の逆転を許容するために、拡散の
場合に水銀イオンをかつイオン注入の場合にホウ素イオ
ンを使用することができる。

これらイオンの拡散または注入かつしたがって得られる
Ｎ区域の形状はこれらが拡散または注入される半導体層
の組成Ｘに依存する。とくに水銀イオンの拡散の場合に
おいて、１９８２年に結晶成長５９の雑誌に発表されか
つ「ＣｄｘＨｇエーエＴｅ中の拡散および関連材料」と
題するエヌ・ブラウンお工びニー・エフ・ダブリュー・
ライロビーによる論文は、水銀が同一作業条件下で組成
ｘ　＝　０．４の材料におけるエリ組成Ｘ＝０．２の半
導体材料において約１０倍早く拡散することを示す。

さらに、本出願人は、半導体材料の組成Ｘが０．２から
０．３に変化するとき、同−水銀拡散条件下で得られた
拡散Ｎ区域の深さが２の因数以上により変化することを
見い出した。

本発明によって、組成Ｘ□＝０．２の半導体材料に約１
０マイクロメータにわたってＮ型の横方向拡散があるな
らば、組成ｘ２＝０．４の半導体材料への対応する拡散
は約１μｍである。組成Ｘ工の半導体材料中に形成され
るＮ区域はまた、組成Ｘ２の半導体材料のＮ区域により
発生されるかなりの表面差に留意して、「埋込み」区域
と呼ばれることができる。

Ｎ型区域２４ａおよび２８ａの形成に続いて、接点孔４
１の底部に過ドーピングするために任意のホウ素イオン
注入がある。最後にかつ再２０図に示されるように、例
えば２つの層、すなわち次いで光起電検知器の電気接点
要素３８ａ’ｉ形成するためにエツチングされる金属お
よびクロミウム層によって形成される構造の表面の金属
化が存する。この場合に絶縁層３４上に配置された接点
要素３８１１の部分３７＆は、検知器がその後面によっ
て、すなわち基板２０側から照射されるため、検知器の
能動領域を完全に゛被覆することができる。

前面からの照射による光起電検知器の場合において、後
面からの照射による検知器の製造に関連して第１７図な
いし第１９図に関して説明されたように、接点孔を製造
した後のＮ区域の形成は、これらＮ区域の形状および寸
法が良好に制御されないかも知れないため、望ましくな
い。

第２０図に示した構造は前に得られた（第１５図）構造
より簡潔でかつ簡単である。それはとくに高密変の性質
のかつ多数の点をもつ赤外線光起電検知器のモザイクの
製造に申し分なく適合させられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＨｇＣｃｉＴｓ光起電検知器の端子に印加され
た電圧Ｖの関数としての電流工の変化を示しかつかかる
検知器によって満足されるべき種々のパラメータを示す
のに役立つ特性曲線図、 第２図は従来技術を示すプラナ−構造、単一接合型のＨ
ｇＣｄＴｅ光起電検知器を略示する断面図、第３図は従
来技術を示すＨｇＣｄＴｓヘテロ接自の概略図、 第４図は一方でペテロ構造の半導体材料の深さくＺ）の
関数としてのＮドーピング（ＤＮ）の変化をかつ他方で
深さくＺ）の関数としての前記材料の組成Ｘの変化を示
す特性図、 第５図は「前面、後面」照射を有する本発明による光起
電検知器を示す概略図、 第６図は「後面」照射を有する本発明による光起電検知
器を示す概略図、 第７図は検知器の能動領域において発生された合体され
た信号を処理するための装置を備えた本発明による光起
電検知器を示す概略図、第８図ないし第１５図は第５図
の光起電検知器の製造における種々の工程を示す概略図
、第１６図ないし第２０図は第６図の光起電検知器の製
造における種々の工程を示す概略図である。 図中、符号２０は基板、２２は第１半導体層、２４．２
４ａ、２８．２８ａはＮ型区域、２６は第２半導体層、
３０は第１絶縁材１．６２は窓、３４は第２絶縁材層、
３６は開口、３７．３７ａは部分、３８．３８ａは電気
接点要素、３９゜５９ａは部分、４０は前面、４１は電
気接点孔、４５はＮＭＯ８）ランジスタ、４６はＮ型ノ
ース、４８はゲート電極、５０はドレイン電極、５１は
電荷転送装置である。 二、・２ （外３名）　　− ■　　　　ト　　　　　　■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の導電型式を備えかつ第２の導電型式の第１
   領域を含みそしてそのｘ＿１が０と１の間の数である第
   １Ｈｇ＿１＿−＿ｘ＿＿１Ｃｄ＿ｘ＿＿１Ｔｅ単結晶半
   導体層、この第１半導体層の上方に配置された電気的絶
   縁材および前記第１領域に発生された電気信号を集める
   のに使用する前記絶縁材上に配置された電気接点要素を
   有する平面構造を備えた光起電検知器において、第１の
   導電型式の第２のＨｇ＿１＿−＿ｘ＿＿２Ｃｄ＿ｘ＿＿
   ２Ｔｅ単結晶半導体層が前記第１半導体層と前記絶縁材
   との間に挿入され、ｘ＿２は０と１との間のｘ＿１を越
   える数であり、前記第２半導体層は前記第１領域と向い
   合いかつそれと接触する第２の導電型式の第２領域を含
   みそして前記接点要素が前記第２部分を横切りかつ前記
   第１領域を部分的に貫通する部分からなることを特徴と
   する光起電検知器。 （２）前記第１半導体層は単結晶基板上に載置すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光起電検知
   器。 （３）前記第１および第２半導体層はＰ型導電をかつ前
   記第１および第２領域はＮ型導電を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の光起電検知器。 （４）前記第１領域は０．５〜５μｍの間の厚さを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光起
   電検知器。 （５）ｘ＿１が０．２に等しくかつｘ＿２が０．４に等
   しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光
   起電検知器。 （６）前記接点要素は前記第１および第２領域を部分的
   にのみ被覆することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の光起電検知器。 （７）前記第１領域に発生された信号を処理するための
   集積手段からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の光起電検知器。 （８）平面構造の光起電検知器を製造するための光起電
   検知器製造方法において、 （ａ）ｘ＿１が０と１との間の数である第１導電型式の
   第１Ｈｇ＿１＿−＿ｘ＿＿１Ｃｄ＿ｘ＿＿１Ｔｅ単結晶
   半導体層上に、ｘ＿２がｘ＿１より大きくかつ０と１と
   の間の数である前記第１導電型式の第２Ｈｇ＿１＿−＿
   ｘ＿＿２Ｃｄ＿ｘ＿＿２Ｔｅ単結晶半導体層を蒸着し、 （ｂ）第１電気的絶縁材層を前記第２半導体層上に蒸着
   し、 （ｃ）感知領域を実現するために前記第１絶縁材層に窓
   を開け、 （ｄ）前記感知領域を構成する第２導電型式からなる２
   つの重畳領域、前記第１半導体層の第１領域および前記
   第２半導体層の第２領域を形成するため前記第１および
   第２半導体層を前記第１絶縁材層を通してドーピングし
   、 （ｅ）前記第２半導体層を完全にかつ前記第１半導体層
   を部分的に横切る能動領域の位置に電気接点孔を形成し
   、 （ｆ）前記電気接点孔を金属化する工程からなることを
   特徴とする光起電検知器の製造方法。 （ｇ）前記工程（ｄ）と（ｅ）との間で第２絶縁層の蒸
   着および前記接点孔を形成するための前記第２絶縁層へ
   の窓の開口が連続的に行なわれることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項に記載の光起電検知器の製造方法。 （１０）前記工程（ｄ）は前記工程（ｅ）の後に行なわ
   れ、前記第１絶縁層の前記窓はまた前記接点孔を製造す
   るのに使用されることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項に記載の光起電検知器の製造方法。 （１１）前記工程（ｆ）の前に、前記接点ホールの底で
   の第２導電型式の過ドーピングが存することを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項に記載の光起電検知器の製造方
   法。