JPS63299176A - フォトダイオード - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L31/02—Details
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- H01L31/1032—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIBVI compounds, e.g. HgCdTe IR photodiodes
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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】
［産業上の利用分野］ 一
本発明はＰ型ＨｇＣｄＴｅ半導体基材から形成されるフ
ォトダイオードでありで、Ｎ型ドープ領域を一方の面に
形成してＰＮ接合を構成し、Ｐ及びＮ領域にアクセスナ
石ための金属処理部を備えたフォトダイオードに関する
。
ォトダイオードでありで、Ｎ型ドープ領域を一方の面に
形成してＰＮ接合を構成し、Ｐ及びＮ領域にアクセスナ
石ための金属処理部を備えたフォトダイオードに関する
。
この種のフォトダイオードは近赤外線に感知性があり、
その最大感知波長は基材の半導体クリスタルの組成に応
じて変化する。その組成は式Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅのモ
ル分率Ｘで決定され、又、そのモル分率は０〜１．０の
範囲で変えることができる。このようなフォトダイオー
ドは、例えば１゜３０〜１．５５μの波長での光フアイ
バー遠隔通信に特に使用される。
その最大感知波長は基材の半導体クリスタルの組成に応
じて変化する。その組成は式Ｈｇ１−ｘＣｄｘＴｅのモ
ル分率Ｘで決定され、又、そのモル分率は０〜１．０の
範囲で変えることができる。このようなフォトダイオー
ドは、例えば１゜３０〜１．５５μの波長での光フアイ
バー遠隔通信に特に使用される。
［従来の技術］
上記形式のフォトダイオードは既に公知であるが、その
様なフォトダイオードには応答性が比較的低いという欠
点があり、具体的には、検知した光線を変調した信号の
周波数スペクトルの高い成分を誤って伝達するという欠
点がある。現時点では、このようなフォトダイオードの
カットオフ周波数は５００〜８００ＭＨｚのオーダーで
ある。
様なフォトダイオードには応答性が比較的低いという欠
点があり、具体的には、検知した光線を変調した信号の
周波数スペクトルの高い成分を誤って伝達するという欠
点がある。現時点では、このようなフォトダイオードの
カットオフ周波数は５００〜８００ＭＨｚのオーダーで
ある。
そのために、光フアイバー遠隔通信システムで伝達され
る情報の流れが制限されることは明らかである。従って
、カットオフ周波数が従来品よりも高いフォトダイオー
ドを得ることが特に重要となっている。そして、フォト
ダイオードのカットオフ周波数は、等価回路の直列抵抗
Ｒと容量Ｃの積ＲＣが低くなるほど、高くなる。従って
、周波数を増加させるための一手段としては、等価回路
の直列抵抗Ｒの値を低減するということがある。
る情報の流れが制限されることは明らかである。従って
、カットオフ周波数が従来品よりも高いフォトダイオー
ドを得ることが特に重要となっている。そして、フォト
ダイオードのカットオフ周波数は、等価回路の直列抵抗
Ｒと容量Ｃの積ＲＣが低くなるほど、高くなる。従って
、周波数を増加させるための一手段としては、等価回路
の直列抵抗Ｒの値を低減するということがある。
現在、この抵抗Ｒはフォトダイオードの総合直列抵抗で
ある。この抵抗は２つの主要な要素からなり、その一方
はＨｇＣｄＴｅのＰ型半導体基材の抵抗であり、他方は
、この基材とそれにアクセスするための金属処理部との
接触抵抗である。
ある。この抵抗は２つの主要な要素からなり、その一方
はＨｇＣｄＴｅのＰ型半導体基材の抵抗であり、他方は
、この基材とそれにアクセスするための金属処理部との
接触抵抗である。
基材の抵抗を減少させるためには、層の厚さを機械研磨
により減少させればよい。その場合の加工可能な最低限
界値は例えば５０μ（ミクロン）である。その結果、Ｐ
型ＨｇＣｄＴｅディスクにおいて、抵抗が１００国であ
り、直径が１５０μであると、基材の抵抗は２００．Ω
程度となる。
により減少させればよい。その場合の加工可能な最低限
界値は例えば５０μ（ミクロン）である。その結果、Ｐ
型ＨｇＣｄＴｅディスクにおいて、抵抗が１００国であ
り、直径が１５０μであると、基材の抵抗は２００．Ω
程度となる。
但し、フォトダイオードの総合直列抵抗Ｒは、金属処理
部との接触抵抗値が上記−抗値に加えられた値である。
部との接触抵抗値が上記−抗値に加えられた値である。
接触抵抗を減少させるための公知の技術としては、Ｐ型
半導体クリスタルと金属処理部の金属との間にオーバー
ドープＰ＋層を挿入するという技術があるが、その様な
技術により接触抵抗を減少させることは困難である。事
実、公知の如く、１１ｇＣｄＴｅ合金はオーバードープ
が困難であり、Ｐ型基材とＰ＋層との間で整流効果が常
に存在するので、接触抵抗が増加する。
半導体クリスタルと金属処理部の金属との間にオーバー
ドープＰ＋層を挿入するという技術があるが、その様な
技術により接触抵抗を減少させることは困難である。事
実、公知の如く、１１ｇＣｄＴｅ合金はオーバードープ
が困難であり、Ｐ型基材とＰ＋層との間で整流効果が常
に存在するので、接触抵抗が増加する。
本発明は上記欠点を解決するために、基材と金属処理部
との間の接触抵抗が低く、そのために総合的直列抵抗が
低く、応答性の高いフォトダイオードを提供することを
目的としている。
との間の接触抵抗が低く、そのために総合的直列抵抗が
低く、応答性の高いフォトダイオードを提供することを
目的としている。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記形式のフォトダイオードであって、Ｐ領
域へのアクセス用金属処理部を、上記ＨｇＣｄＴｅ半導
体基材のＰＮ接合部と反対側の２表面に配置した縮退Ｃ
ｕ ２ Ｔ ｅ層と接触させたことを特徴としている。
域へのアクセス用金属処理部を、上記ＨｇＣｄＴｅ半導
体基材のＰＮ接合部と反対側の２表面に配置した縮退Ｃ
ｕ ２ Ｔ ｅ層と接触させたことを特徴としている。
本発明のフォトダイオードでは、テルル化銅Ｃｕ２Ｔｅ
が抵抗の低い縮退層であるので、Ｐ型基材生金属処理部
との間に低い抵抗の接触部が形成される。
が抵抗の低い縮退層であるので、Ｐ型基材生金属処理部
との間に低い抵抗の接触部が形成される。
上記縮退層の厚さを概ね０．１ミクロンにすると効果的
である。
である。
更に、上記縮退層を、上記基材を水溶性ＣｕＣｌ溶液に
浸漬することにより形成すると効果的である。
浸漬することにより形成すると効果的である。
その場合、０１２１０層はイオン交換により簡単に得ら
れる。
れる。
次に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
［実施例］
第１図には、入射光子８の形態で赤外線が略図的に示し
てあり、図示のフォトダイオードはその赤外線を検知す
るとともに、その検知した放射線を２個の金属処理部３
．４の間に生じる信号に変換するためのものである。
てあり、図示のフォトダイオードはその赤外線を検知す
るとともに、その検知した放射線を２個の金属処理部３
．４の間に生じる信号に変換するためのものである。
公知の方法により、フォトダイオードには、Ｐ型Ｈｇ
Ｃｄ Ｔ ｅ半導体基材１の第１図の上面にＮ型領域２
を形成することにより、ＰＮ接合が形成されている。基
材１の上面には金属処理部４も配置されており、パッシ
ベーション領域９を通してＮ型領域２ヘアクセスするこ
とが可能となっている。金属処理部４には接続ワイヤ・
−１１が半田付けされている。
Ｃｄ Ｔ ｅ半導体基材１の第１図の上面にＮ型領域２
を形成することにより、ＰＮ接合が形成されている。基
材１の上面には金属処理部４も配置されており、パッシ
ベーション領域９を通してＮ型領域２ヘアクセスするこ
とが可能となっている。金属処理部４には接続ワイヤ・
−１１が半田付けされている。
図面における基材１の下面には、金属処理部３が、テル
ル化銅Ｃｕ ２ Ｔ ｅの層５のＰＮ接合部と反対側の
表面全体に接触している。金属処理部３は、導通性接着
層１４により金属処理アルミナサポート１５に接着され
ている。
ル化銅Ｃｕ ２ Ｔ ｅの層５のＰＮ接合部と反対側の
表面全体に接触している。金属処理部３は、導通性接着
層１４により金属処理アルミナサポート１５に接着され
ている。
図面において、金属処理部３．４は、それぞれサポート
１５及びワイヤー１１を介して、フォトダイオードを収
容したケース（図示せず）のピンに接続している。
１５及びワイヤー１１を介して、フォトダイオードを収
容したケース（図示せず）のピンに接続している。
以上に説明したフォトダイオードは以下のように製造す
る。
る。
製造工程は、固体Ｐ型ＨｇＣｄＴｅクリスタルを使用し
て開始される。その様なりリスタルは、例えば、フラン
ス特許第２５０２１９０号に記載されたトラベリングヒ
ータ方法（ＴＨＭ）で得ることができ、又、それの変形
技術であるフランス特許出願第８６００７６９号に記載
されたトラベリングヒータ方法で得ることもできる。固
体クリスタルは機械研磨により薄くし、実施例の場合で
は、１００ミクロン程度の厚さの基材１を形成する。
て開始される。その様なりリスタルは、例えば、フラン
ス特許第２５０２１９０号に記載されたトラベリングヒ
ータ方法（ＴＨＭ）で得ることができ、又、それの変形
技術であるフランス特許出願第８６００７６９号に記載
されたトラベリングヒータ方法で得ることもできる。固
体クリスタルは機械研磨により薄くし、実施例の場合で
は、１００ミクロン程度の厚さの基材１を形成する。
基材１は、図面における上面及び縁部にフォトエツチン
グ樹脂のマスキングを施し、水溶性ＣｕＣｌ溶液に浸漬
する。実施例において、水溶性Ｃｕｃ１溶液は濃度が概
ね４ｇ／ｊ！であって、８０℃まで加熱され、基材１は
そこに概ね１５分間浸漬される。それにより概ね０．１
ミクロンの厚さのテルル化銅Ｃｕ２Ｔｅの層５が得られ
る。
グ樹脂のマスキングを施し、水溶性ＣｕＣｌ溶液に浸漬
する。実施例において、水溶性Ｃｕｃ１溶液は濃度が概
ね４ｇ／ｊ！であって、８０℃まで加熱され、基材１は
そこに概ね１５分間浸漬される。それにより概ね０．１
ミクロンの厚さのテルル化銅Ｃｕ２Ｔｅの層５が得られ
る。
この浸漬において、テルル化銅Ｃｕ ２ Ｔ ｅはイオ
ン交換により得られ、カドミウム原子が２個の銅原子と
置換され、縮退半導体Ｃｕ Ｚ Ｔ ｅ層が形成される
。
ン交換により得られ、カドミウム原子が２個の銅原子と
置換され、縮退半導体Ｃｕ Ｚ Ｔ ｅ層が形成される
。
上記反応は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の塩化
物又は臭化物、ヨウ化物を添加することにより改善でき
る。その様な物質は、具体的には、例えば、塩化ナトリ
ウム又はヨウ化カリウム、アンモニウム塩であり、テル
ル化銅や二塩化ヒドラジン、銅の酸化の程度を安定させ
るための還元剤１、ｐｈを概ね４〜５程度に調節するた
めの酒石酸ナトリウムを溶解するためのものである。Ｎ
型領域は、公知の方法により形成できる。その様な技術
の例としては、フランス特許第２３３６８０４号に記載
されたように、バッジベージシン層を通しての水銀拡散
の平面化技術があり、それ以外にも、フランス特許第２
４４８０８８号に記載されたようなイジウム又はアルミ
ニウムのイオン移植による平面化技術がある。公知の保
護リングを形成することもできる。
物又は臭化物、ヨウ化物を添加することにより改善でき
る。その様な物質は、具体的には、例えば、塩化ナトリ
ウム又はヨウ化カリウム、アンモニウム塩であり、テル
ル化銅や二塩化ヒドラジン、銅の酸化の程度を安定させ
るための還元剤１、ｐｈを概ね４〜５程度に調節するた
めの酒石酸ナトリウムを溶解するためのものである。Ｎ
型領域は、公知の方法により形成できる。その様な技術
の例としては、フランス特許第２３３６８０４号に記載
されたように、バッジベージシン層を通しての水銀拡散
の平面化技術があり、それ以外にも、フランス特許第２
４４８０８８号に記載されたようなイジウム又はアルミ
ニウムのイオン移植による平面化技術がある。公知の保
護リングを形成することもできる。
モル分率（組成）Ｘが０．７に近い場合、ＨｇＯ／３
Ｃｄ ｏ 、 ｒ Ｔ ｅのクリスタルから形成したフ
ォトダイオードはその最大感度の焦点が１．３μの波長
に合う。値を変えることにより、公知の如く、この最大
感度を変更することができ、Ｘを０．２に近付けること
により、その値を１．２μにできる。
Ｃｄ ｏ 、 ｒ Ｔ ｅのクリスタルから形成したフ
ォトダイオードはその最大感度の焦点が１．３μの波長
に合う。値を変えることにより、公知の如く、この最大
感度を変更することができ、Ｘを０．２に近付けること
により、その値を１．２μにできる。
フランス特許第２５０１９１５号の内容から、スピン軌
道帯及び禁制帯Ｅｇのエネルギーが密接に関係するよう
に組成Ｘを選択することもでき、そのようにすると、増
倍効果による電流ゲインを実現できる。
道帯及び禁制帯Ｅｇのエネルギーが密接に関係するよう
に組成Ｘを選択することもでき、そのようにすると、増
倍効果による電流ゲインを実現できる。
このようにして形成したフォトダイオードを常温で作動
させ、その場合の感知円形表面の直径が遠隔通信用光フ
ァイバーの直径に対応して８０μであり、ｘｍＯ，７で
ある場合、主要な特徴は以下の通りである。
させ、その場合の感知円形表面の直径が遠隔通信用光フ
ァイバーの直径に対応して８０μであり、ｘｍＯ，７で
ある場合、主要な特徴は以下の通りである。
逆バイアス電圧ニー１０Ｖ
逆電流（Ｖ−−１０Ｖ）：＜１０ｎＡ
電流応答性（λ−１，３μ’）： ＞０．７Ａ／Ｗ総合
容量（Ｖ −−１０Ｖ） ： １ ｐ Ｆ直列抵抗＝
２００Ω 逆抵抗：１０００ＭΩ 立ち上り時間：３００ピコ秒 カットオフ周波数： １０００ （−３ｄ Ｂ） 以上から明らかなように、直列抵抗値が低いことにより
、カットオフ周波数は従来のフォトダイオードのカット
オフ周波数よりも高くなっている。
容量（Ｖ −−１０Ｖ） ： １ ｐ Ｆ直列抵抗＝
２００Ω 逆抵抗：１０００ＭΩ 立ち上り時間：３００ピコ秒 カットオフ周波数： １０００ （−３ｄ Ｂ） 以上から明らかなように、直列抵抗値が低いことにより
、カットオフ周波数は従来のフォトダイオードのカット
オフ周波数よりも高くなっている。
第１図は本発明実施例のフォトダイオードを示す断面略
図である。 １・・・半導体基材、２・・・Ｎ領域、３．４・・・金
属処理部、５・・・テルル化鋼層、８・・・光子特許出
願人 ソシエテ アノニム ド テレコミュニカシオン 昭和６３年４月１４日提出の 特許願 ２、発明の名称 フォトダイオード ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 フランス国、７５８８１ 、パリ、セデックス
１３リニー カンタレル、４１ 名称 ソシエテ アノニム ド テレコミエニ力シオ
ン代表者 ジェイ ボウリン ４、代理人 ５、補正命令の日付 限日）昭和 年 月 日８
ｏ添付書類の目録
図である。 １・・・半導体基材、２・・・Ｎ領域、３．４・・・金
属処理部、５・・・テルル化鋼層、８・・・光子特許出
願人 ソシエテ アノニム ド テレコミュニカシオン 昭和６３年４月１４日提出の 特許願 ２、発明の名称 フォトダイオード ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 フランス国、７５８８１ 、パリ、セデックス
１３リニー カンタレル、４１ 名称 ソシエテ アノニム ド テレコミエニ力シオ
ン代表者 ジェイ ボウリン ４、代理人 ５、補正命令の日付 限日）昭和 年 月 日８
ｏ添付書類の目録
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｐ型ＨｇＣｄＴｅ半導体基材から形成されるフォト
ダイオードであって、上記基材の一方の面にＮ型ドープ
領域を形成してＰＮ接合を形成し、Ｐ及びＮ領域にアク
セスするための金属処理部を設け、Ｐ領域へのアクセス
用金属処理部を、上記ＨｇＣｄＴｅ半導体基材のＰＮ接
合部と反対側のＰ表面に配置した縮退Ｃｕ＿２Ｔｅ層と
接触させたことを特徴とするフォトダイオード。 ２、上記縮退層の厚さが概ね０．１ミクロンである請求
項１記載のフォトダイオード。 ３、上記縮退層を、上記基材を水溶性ＣｕＣｌ溶液に浸
漬することにより形成した請求項１又は２に記載のフォ
トダイオード。 ４、上記水溶性ＣｕＣｌ溶液は濃度が概ね４ｇ／ｌであ
って、８０℃まで加熱され、上記基材が上記水溶性溶液
に概ね１５分間浸漬される請求項３記載のフォトダイオ
ード。 ５、上記水溶性ＣｕＣｌ溶液が酒石酸ナトリウムを含ん
でおり、そのペーハーが概ね４〜５である請求項３又は
４に記載のフォトダイオード。 ６、上記水溶性ＣｕＣｌ溶液が、アルカリ金属又はアル
カリ土類金属の塩化物、臭化物、ヨウ化物の内のいずれ
かの物質を含んでいる請求項３〜４のいずれかに記載の
フォトダイオード。 ７、上記水溶性ＣｕＣｌ溶液が還元剤を含んでいる請求
項３〜６のいずれかに記載のフォトダイオード。 ８、上記還元剤が二塩化ヒドラジンを含んでいる請求項
７記載のフォトダイオード。 ９、上記ＨｇＣｄＴｅ半導体基材の組成が、式Ｈｇ＿１
＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅで表され、そのモル分率ｘが概ね
０．２から概ね０．７の範囲内にある請求項１〜８のい
ずれかに記載のフォトダイオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8705256 | 1987-04-14 | ||
| FR8705256A FR2614135B1 (fr) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | Photodiode hgcdte a reponse rapide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299176A true JPS63299176A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=9350084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092605A Pending JPS63299176A (ja) | 1987-04-14 | 1988-04-14 | フォトダイオード |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4841351A (ja) |
| EP (1) | EP0287458A1 (ja) |
| JP (1) | JPS63299176A (ja) |
| FR (1) | FR2614135B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4999694A (en) * | 1989-08-18 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Photodiode |
| GB9123684D0 (en) * | 1991-11-07 | 1992-01-02 | Bp Solar Ltd | Ohmic contacts |
| US5374841A (en) * | 1991-12-18 | 1994-12-20 | Texas Instruments Incorporated | HgCdTe S-I-S two color infrared detector |
| GB9524414D0 (en) * | 1995-11-29 | 1996-01-31 | Secr Defence | Low resistance contact semiconductor device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US31968A (en) * | 1861-04-09 | Refrigerator and water-cooler | ||
| US3725310A (en) * | 1971-08-10 | 1973-04-03 | Du Pont | Semiconducting cadmium cadmium-zinc and mercury phosphide halides |
| US3801966A (en) * | 1971-08-18 | 1974-04-02 | Hitachi Ltd | Optical memory device |
| US3978510A (en) * | 1974-07-29 | 1976-08-31 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Heterojunction photovoltaic devices employing i-iii-vi compounds |
| US4319069A (en) * | 1980-07-25 | 1982-03-09 | Eastman Kodak Company | Semiconductor devices having improved low-resistance contacts to p-type CdTe, and method of preparation |
| US4357620A (en) * | 1980-11-18 | 1982-11-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid-phase epitaxial growth of cdTe on HgCdTe |
| USRE31968E (en) * | 1980-12-31 | 1985-08-13 | The Boeing Company | Methods for forming thin-film heterojunction solar cells from I-III-VI.sub.2 |
| GB2103878A (en) * | 1981-08-05 | 1983-02-23 | Secr Defence | Semiconductor devices |
| US4439912A (en) * | 1982-04-19 | 1984-04-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Infrared detector and method of making same |
-
1987
- 1987-04-14 FR FR8705256A patent/FR2614135B1/fr not_active Expired
-
1988
- 1988-04-13 US US07/181,023 patent/US4841351A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-13 EP EP88400884A patent/EP0287458A1/fr not_active Withdrawn
- 1988-04-14 JP JP63092605A patent/JPS63299176A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2614135B1 (fr) | 1989-06-30 |
| FR2614135A1 (fr) | 1988-10-21 |
| EP0287458A1 (fr) | 1988-10-19 |
| US4841351A (en) | 1989-06-20 |
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