JPS63128677A - 半導体受光装置の製造方法 - Google Patents
半導体受光装置の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、複数の受光素子を一体形成した半導体受光装
置の製造方法に関する。
置の製造方法に関する。
（従来の技術）
Ｈ（ｌ Ｃｄ Ｔｅ結晶を用いた複数の赤外線検出素子
を二次元的に一体化して配列形成した赤外線イメージセ
ンサが知られている。
を二次元的に一体化して配列形成した赤外線イメージセ
ンサが知られている。
第３図はその一例である。これは、ｐ型ＨＱ Ｃ（ｌ
Ｔｅ単結晶基板１１（または所定基板上にＬＰＥ法等に
より形成したＨａ Ｃｄ Ｔｅエピタキシャル成長層）
に選択的にホウ素等の不純物をイオン注入したり、イン
ジウムや水銀等を拡散して高濃度ｎ型！１１２を形成し
て得られる。この装置では、素子分離はｐ型Ｈａ Ｃｄ
Ｔｅ基板１１自体により行われる。
Ｔｅ単結晶基板１１（または所定基板上にＬＰＥ法等に
より形成したＨａ Ｃｄ Ｔｅエピタキシャル成長層）
に選択的にホウ素等の不純物をイオン注入したり、イン
ジウムや水銀等を拡散して高濃度ｎ型！１１２を形成し
て得られる。この装置では、素子分離はｐ型Ｈａ Ｃｄ
Ｔｅ基板１１自体により行われる。
第４図は別の方法によるＨｇＣｄ Ｔｅイメージセンサ
である。これは、ＣｄＴｅ結晶基板２１上にｐ型Ｈａ
Ｃｄ Ｔｅ層２２．ｎ型ＨｇＣｄ Ｔｅ １２３を順次
エピタキシャル成長させ、これをメサエッチングして７
１１２４により素子分離を行なったものである。
である。これは、ＣｄＴｅ結晶基板２１上にｐ型Ｈａ
Ｃｄ Ｔｅ層２２．ｎ型ＨｇＣｄ Ｔｅ １２３を順次
エピタキシャル成長させ、これをメサエッチングして７
１１２４により素子分離を行なったものである。
一方、ＨＧ Ｃｄ Ｔｆｌｌという合金構造ではなく、
ＨＧＴｅ層とＣｄ Ｔｅ層の周期的な多重積層構造を形
成すると、各層の厚みを１５Å以上とし、一周期の厚み
を３０人〜３００人の範囲に設定することにより、実効
的なバンドギャップが赤外領域に感度を有する値にする
ことが可能である。そしてこの多重積層構造を用いると
、合金の場合より容易に任意のバンドギャップのものを
作れること、ｐ型１域で拡散電流が小さいこと、バンド
ギャップの温度依存性が小さいこと、ダイオード特性と
して重要な接合抵抗と面積の積が大きくなること、等の
優れた利点が得られることが知られている（例えば、Ｓ
ｍ１ｔｈ、 Ｍｃ Ｇ１１ｌ ａｎｄＳＣｈｕｌｌｌ
ｌａｎ 、 Ａｐｌ）１．Ｐｈｌ／Ｓ、Ｌｅｔｔ、
、 （１９８６） 、 Ｉ）γ８５） 。
ＨＧＴｅ層とＣｄ Ｔｅ層の周期的な多重積層構造を形
成すると、各層の厚みを１５Å以上とし、一周期の厚み
を３０人〜３００人の範囲に設定することにより、実効
的なバンドギャップが赤外領域に感度を有する値にする
ことが可能である。そしてこの多重積層構造を用いると
、合金の場合より容易に任意のバンドギャップのものを
作れること、ｐ型１域で拡散電流が小さいこと、バンド
ギャップの温度依存性が小さいこと、ダイオード特性と
して重要な接合抵抗と面積の積が大きくなること、等の
優れた利点が得られることが知られている（例えば、Ｓ
ｍ１ｔｈ、 Ｍｃ Ｇ１１ｌ ａｎｄＳＣｈｕｌｌｌ
ｌａｎ 、 Ａｐｌ）１．Ｐｈｌ／Ｓ、Ｌｅｔｔ、
、 （１９８６） 、 Ｉ）γ８５） 。
しかしこのような周期内積Ｗ１１ｆＩＩ造を形成して、
これを用いて二次元イメージセンサを形成することは従
来考えられていない。例えば、第１導電型の周期的積層
構造を形成した後、第３図で説明したような選択的な不
純物導入により第２導電型層を形成して複数の素子を形
成する方法は、不純物活性化の熱工程が不可欠であって
、これが周期的多重積層構造を破壊するために適用する
ことはできない。また周期的積層構造のｐｎ接合を形成
した後、第４図で説明したようにメサエッチングにより
素子分離を行なう方法は可能ではある。しかしこの方法
で微細寸法の素子領域を多数配列形成して＾ｆＩ４１Ｂ
の二次元赤外センサを形成することは、制御性の点で問
題がある。
これを用いて二次元イメージセンサを形成することは従
来考えられていない。例えば、第１導電型の周期的積層
構造を形成した後、第３図で説明したような選択的な不
純物導入により第２導電型層を形成して複数の素子を形
成する方法は、不純物活性化の熱工程が不可欠であって
、これが周期的多重積層構造を破壊するために適用する
ことはできない。また周期的積層構造のｐｎ接合を形成
した後、第４図で説明したようにメサエッチングにより
素子分離を行なう方法は可能ではある。しかしこの方法
で微細寸法の素子領域を多数配列形成して＾ｆＩ４１Ｂ
の二次元赤外センサを形成することは、制御性の点で問
題がある。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように、Ｈａ Ｔｅ層とＣｄＴｅ層の周期的な多
重積層構造は、ＨｇＣｄ Ｔｅに代わる赤外線検出素子
材料として注目されながら、これを用いた二次元赤外セ
ンサは未だ得られていない。
重積層構造は、ＨｇＣｄ Ｔｅに代わる赤外線検出素子
材料として注目されながら、これを用いた二次元赤外セ
ンサは未だ得られていない。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、周期的な多重
積層構造を利用して複数の受光素子を一体形成する半導
体受光装置の製造方法を提供することを目的とする。
積層構造を利用して複数の受光素子を一体形成する半導
体受光装置の製造方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明の方法はまず、基板上に第１の化合物半導体と第
２の化合物半導体の周期的な積層構造からなる第１導電
型層と第２導電型層を順次積層形成する。そして、その
素子分離領域に選択的にエネルギービーム照射を行ない
、素子分離領域の第２導電型層を合金化してバンドギャ
ップの大きい高抵抗層に変換する。
２の化合物半導体の周期的な積層構造からなる第１導電
型層と第２導電型層を順次積層形成する。そして、その
素子分離領域に選択的にエネルギービーム照射を行ない
、素子分離領域の第２導電型層を合金化してバンドギャ
ップの大きい高抵抗層に変換する。
（作用）
ＨＱ Ｔｅ層とＣｄ Ｔｅ層の周期的な多重積層構造は
前述のように赤外センサとして好ましいバンドギャップ
をもつ。例えば各層の厚みを７０人とした時、実効的な
バンドギャップは約０．１２ｅＶとなり、波長８〜１４
μｍ帯のいわゆる“大気の窓”と呼ばれる領域に吸収帯
をもつ。一方、Ｈａ Ｃｄ Ｔｅ合金は、ＨＣＩとＣｄ
の組成比が１：１のときバンドギャップが約０．６ｅＶ
になることが知られている（例えば、Ｗ Ｉ Ｉ １ａ
ｒｄｓｏｎａｎｄ Ｂｅｅｒ 、 Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒｓ ａｎｄｓｅｓ＋５ｅｔａ＋ｓ 、
Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、 １８゜（
１９８１） 、 ｐ７参照）。ツまり、ＨＯＣｄ Ｔｅ
合金は、アンドープのとき高抵抗層となる。本発明の方
法により例えば、第１の化合物半導体であるＨＱ Ｔｅ
層と第２の化合物半導体であるＣｄ Ｔｅ層の周期的積
層構造として、不純物ドープのｐ型層とアンドープのｎ
型層を積層形成し、素子分離領域にエネルギービームを
照射してそのｎ型層を選択的に合金化すると、素子領域
の多重積層構造を破壊することなく、素子分離領域にバ
ンドギャップの大きい高抵抗体層が得られる。これによ
り、素子分離された複数の赤外検出素子が一体形成され
た赤外センサが得られる。しかも、局部的なエネルギー
ビーム照射による素子分離法は、例えばメサエッチング
法による素子分離に比べて制御性が優れており、本発明
によれば高精細二次元赤外センサを得ることができる。
前述のように赤外センサとして好ましいバンドギャップ
をもつ。例えば各層の厚みを７０人とした時、実効的な
バンドギャップは約０．１２ｅＶとなり、波長８〜１４
μｍ帯のいわゆる“大気の窓”と呼ばれる領域に吸収帯
をもつ。一方、Ｈａ Ｃｄ Ｔｅ合金は、ＨＣＩとＣｄ
の組成比が１：１のときバンドギャップが約０．６ｅＶ
になることが知られている（例えば、Ｗ Ｉ Ｉ １ａ
ｒｄｓｏｎａｎｄ Ｂｅｅｒ 、 Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒｓ ａｎｄｓｅｓ＋５ｅｔａ＋ｓ 、
Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、 １８゜（
１９８１） 、 ｐ７参照）。ツまり、ＨＯＣｄ Ｔｅ
合金は、アンドープのとき高抵抗層となる。本発明の方
法により例えば、第１の化合物半導体であるＨＱ Ｔｅ
層と第２の化合物半導体であるＣｄ Ｔｅ層の周期的積
層構造として、不純物ドープのｐ型層とアンドープのｎ
型層を積層形成し、素子分離領域にエネルギービームを
照射してそのｎ型層を選択的に合金化すると、素子領域
の多重積層構造を破壊することなく、素子分離領域にバ
ンドギャップの大きい高抵抗体層が得られる。これによ
り、素子分離された複数の赤外検出素子が一体形成され
た赤外センサが得られる。しかも、局部的なエネルギー
ビーム照射による素子分離法は、例えばメサエッチング
法による素子分離に比べて制御性が優れており、本発明
によれば高精細二次元赤外センサを得ることができる。
（実施例）
以下、本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）（ｂ）は一実施例による赤外センサアレイ
を示す斜視図と断面図である。この赤外センサアレイの
具体的な製造工程はつぎの通りである。まずＣｄ Ｔｅ
単結晶基板１に、分子線エピタキシー法により、Ｈａ
Ｔｅ層とＣｄ Ｔｅ層の周期的多重積層構造からなるｎ
型層２とｎ型１３を順次積層形成する。ｐ型１！２は、
アンド−７１’ｌ Ｔｅ層とヒ素またはリンをドープし
たＣｄ Ｔｅ層をいずれも７０人の厚さでそれぞれ５０
層ずつ交互にエピタキシャル成長させて形成する。ｎ型
層３は、いずれもアンドープのＨＱ Ｔｅ層とＣｄ Ｔ
ｅ層を共に７０人の厚みで交互に３０層ずつエピタキシ
ャル成長させて形成する。
を示す斜視図と断面図である。この赤外センサアレイの
具体的な製造工程はつぎの通りである。まずＣｄ Ｔｅ
単結晶基板１に、分子線エピタキシー法により、Ｈａ
Ｔｅ層とＣｄ Ｔｅ層の周期的多重積層構造からなるｎ
型層２とｎ型１３を順次積層形成する。ｐ型１！２は、
アンド−７１’ｌ Ｔｅ層とヒ素またはリンをドープし
たＣｄ Ｔｅ層をいずれも７０人の厚さでそれぞれ５０
層ずつ交互にエピタキシャル成長させて形成する。ｎ型
層３は、いずれもアンドープのＨＱ Ｔｅ層とＣｄ Ｔ
ｅ層を共に７０人の厚みで交互に３０層ずつエピタキシ
ャル成長させて形成する。
ＨＱ Ｔｅ層の成長には水銀とテルルの分子線を用い、
Ｃｄ Ｔｅ層の成長にはＣｄ Ｔｅの分子線を用いる。
Ｃｄ Ｔｅ層の成長にはＣｄ Ｔｅの分子線を用いる。
ｎ型層２の不純物ドーパント用としては、ＧａＡＳまた
はＰの分子線を用いる。
はＰの分子線を用いる。
こうして得られた周期的積層構造のｐｎ接合を有するウ
ェハを次に、１μｍの精度で位置決め可能なＸ−Ｙステ
ージ上に固定し、レーザビーム照射により素子分離領域
４を形成する。例えば、ビーム径を２μｍ程度に絞り、
ＱスイッチをかけたＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６
μｍ 、パルスｌ１１１１２０ｎｓｅｃ 、 １回の照
射で約０．ＩＪ／ｊの出力）でウェー凸面を走査し、格
子状にアニールして素子分離領域４を選択的に合金化す
る。合金化により前述のように素子分離領域４はバンド
ギャップが大きくなり、しかもｎ型層３の部分はアンド
ープであるから、この素子分離領域４は高抵抗層となる
。
ェハを次に、１μｍの精度で位置決め可能なＸ−Ｙステ
ージ上に固定し、レーザビーム照射により素子分離領域
４を形成する。例えば、ビーム径を２μｍ程度に絞り、
ＱスイッチをかけたＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１．０６
μｍ 、パルスｌ１１１１２０ｎｓｅｃ 、 １回の照
射で約０．ＩＪ／ｊの出力）でウェー凸面を走査し、格
子状にアニールして素子分離領域４を選択的に合金化す
る。合金化により前述のように素子分離領域４はバンド
ギャップが大きくなり、しかもｎ型層３の部分はアンド
ープであるから、この素子分離領域４は高抵抗層となる
。
こうして得られた２×２の赤外センサアレイの分光感度
を７７°にで測定したところ、４素子ともカットオフ波
長は約１１μｍ１量子効率は４０％以上、検出感度は２
Ｘ１０”ａｌｌ・ ｌｈ’／Ｗであった。また電気的特
性を測定したところ、接合抵抗Ｒａと面積Ａの積ＲＯＡ
は４素子共７７°にで約５０Ω・ｄであった。
を７７°にで測定したところ、４素子ともカットオフ波
長は約１１μｍ１量子効率は４０％以上、検出感度は２
Ｘ１０”ａｌｌ・ ｌｈ’／Ｗであった。また電気的特
性を測定したところ、接合抵抗Ｒａと面積Ａの積ＲＯＡ
は４素子共７７°にで約５０Ω・ｄであった。
第２図は、この実施例による赤外センサアレイの伝導帯
のポテンシャル分布を示すものである。
のポテンシャル分布を示すものである。
図から明らかなように、素子分離領域４はバンドギャッ
プが大きくなり、高抵抗化する。基板側から入射した赤
外光はｎ型層２で吸収されて電子を発生し、この電子は
ｎ型層３に流れるが、素子分離領域４はバリアが高く、
電子はこのバリアを越えることはできない。またキャリ
アを発生する部分の面積はｐｎ接合より大きいため、多
くのキャリアをｐｎ接合に流すことができ、高感度の受
光素子が得られる。
プが大きくなり、高抵抗化する。基板側から入射した赤
外光はｎ型層２で吸収されて電子を発生し、この電子は
ｎ型層３に流れるが、素子分離領域４はバリアが高く、
電子はこのバリアを越えることはできない。またキャリ
アを発生する部分の面積はｐｎ接合より大きいため、多
くのキャリアをｐｎ接合に流すことができ、高感度の受
光素子が得られる。
以上のようにこの実施例によれば、バンドギャップの小
さい周期的積層構造を活性層として利用し、レーザビー
ム・アニールにより素子分離領域のバンドギャップを大
きくすると同時に抵抗率を大きくして、優れた赤外セン
サアレイを得ることができる。
さい周期的積層構造を活性層として利用し、レーザビー
ム・アニールにより素子分離領域のバンドギャップを大
きくすると同時に抵抗率を大きくして、優れた赤外セン
サアレイを得ることができる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。
例えばエネルギービームとして、ＹＡＧレーザの代わり
にＱスイッチをかけたルビーレーザを用いることができ
、また電子ビームを用いることもできる。また半導体材
料として、第１の化合物半導体にＨａ Ｔｅを用い、第
２の化合物半導体にＺｎ Ｔｅを用いて同様の赤外セン
サアレイを作ることができる。
にＱスイッチをかけたルビーレーザを用いることができ
、また電子ビームを用いることもできる。また半導体材
料として、第１の化合物半導体にＨａ Ｔｅを用い、第
２の化合物半導体にＺｎ Ｔｅを用いて同様の赤外セン
サアレイを作ることができる。
その他車発明は、その趣旨を逸脱しない艶聞で種々変形
して実施することができる。
して実施することができる。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、バンドギャップの小
さい周期的な多重積層構造を活性層とし、これに選択的
に熱を加えることによりバンドギャップを大きくし、同
時に高抵抗化して素子分離領域を形成することにより、
容易に優れた特性の受光素子アレイを得ることができる
。
さい周期的な多重積層構造を活性層とし、これに選択的
に熱を加えることによりバンドギャップを大きくし、同
時に高抵抗化して素子分離領域を形成することにより、
容易に優れた特性の受光素子アレイを得ることができる
。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例による赤外セン
サアレイの斜視図と断面図、第２図はその伝導帯のポテ
ンシャル分布を示す図、第３図および第４図は従来の赤
外センサアレイを示す断面図である。 １・・・Ｃｄ Ｔｅ結晶基板、２・・・不純物ドープ口
型Ｈａ Ｔｅ ／Ｃｄ Ｔｅ周期的多重積層構造、３・
・・７ンドープｎ型１−１（ｌ Ｔｅ ／Ｃｄ Ｔｅ周
期的多重積層構造、４・・・素子分離ｌ！域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
サアレイの斜視図と断面図、第２図はその伝導帯のポテ
ンシャル分布を示す図、第３図および第４図は従来の赤
外センサアレイを示す断面図である。 １・・・Ｃｄ Ｔｅ結晶基板、２・・・不純物ドープ口
型Ｈａ Ｔｅ ／Ｃｄ Ｔｅ周期的多重積層構造、３・
・・７ンドープｎ型１−１（ｌ Ｔｅ ／Ｃｄ Ｔｅ周
期的多重積層構造、４・・・素子分離ｌ！域。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (5)
- （１）基板上に第１の化合物半導体と第２の化合物半導
体の周期的な多重積層構造からなる第１導電型層と第２
導電型層を順次積層形成し、エネルギービーム照射によ
り素子分離領域の前記第２導電型層を合金化してバンド
ギャップの大きい高抵抗層に変換することにより、互い
に分離された複数の受光素子を得ることを特徴とする半
導体受光装置の製造方法。 - （２）前記第１の化合物半導体がＨｇＴｅであり、第２
の化合物半導体がＣｄＴｅである特許請求の範囲第１項
記載の半導体受光装置の製造方法。 - （３）前記多層積層構造は、一周期の厚みが３０Åない
し３００Åである特許請求の範囲第１項記載の半導体受
光装置の製造方法。 - （４）前記エネルギービームはレーザビームである特許
請求の範囲第１項記載の半導体受光装置の製造方法。 - （５）前記エネルギービームは電子ビームである特許請
求の範囲第１項記載の半導体受光装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP61274313A JPH0748560B2 (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置の製造方法 |
| US07/113,069 US4868622A (en) | 1986-11-18 | 1987-10-27 | Semiconductor light-detecting device with alloyed isolating region |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61274313A JPH0748560B2 (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置の製造方法 |
Publications (2)
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| JPS63128677A true JPS63128677A (ja) | 1988-06-01 |
| JPH0748560B2 JPH0748560B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=17539906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61274313A Expired - Lifetime JPH0748560B2 (ja) | 1986-11-18 | 1986-11-18 | 半導体受光装置の製造方法 |
Country Status (2)
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| JP (1) | JPH0748560B2 (ja) |
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1987
- 1987-10-27 US US07/113,069 patent/US4868622A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US4868622A (en) | 1989-09-19 |
| JPH0748560B2 (ja) | 1995-05-24 |
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