JPH01228180A - 赤外線検知素子 - Google Patents
赤外線検知素子Info
- Publication number
- JPH01228180A JPH01228180A JP63055799A JP5579988A JPH01228180A JP H01228180 A JPH01228180 A JP H01228180A JP 63055799 A JP63055799 A JP 63055799A JP 5579988 A JP5579988 A JP 5579988A JP H01228180 A JPH01228180 A JP H01228180A
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- Japan
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- junction
- super lattice
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- cdte
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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】
〔概 要〕
多素子型の光起電力型の赤外線検知素子に藺し、検知素
子で処理された信号がクロストークを生じるのを防止す
るのを目的とし、 基板上に設けた水銀・テルルとカドミウム・テルルの超
格子層に島状の前記超格子層の相互拡散層を形成し、該
超格子層上に化合物半導体層を設け、該化合物半導体層
の前記相互拡散層に対応する領域にＰ−Ｎ接合部を設け
て素子を形成したことで構成する。
子で処理された信号がクロストークを生じるのを防止す
るのを目的とし、 基板上に設けた水銀・テルルとカドミウム・テルルの超
格子層に島状の前記超格子層の相互拡散層を形成し、該
超格子層上に化合物半導体層を設け、該化合物半導体層
の前記相互拡散層に対応する領域にＰ−Ｎ接合部を設け
て素子を形成したことで構成する。
本発明は赤外線検知素子に係り、特に多素子型の光起電
力型の赤外線検知素子に関する。
力型の赤外線検知素子に関する。
エネルギーバンドギャップの狭い水銀・カドミウム・テ
ルル（Ｈｇ＋−ｘｃｄｘ Ｔｅ）の結晶を用いて赤外線
検知素子が形成されており、この検知素子で得られる画
像を高解像度の状態で得るために、前記結晶に赤外線検
知素子を多数アレイ状に配設した多素子型赤外線検知素
子が開発されている。
ルル（Ｈｇ＋−ｘｃｄｘ Ｔｅ）の結晶を用いて赤外線
検知素子が形成されており、この検知素子で得られる画
像を高解像度の状態で得るために、前記結晶に赤外線検
知素子を多数アレイ状に配設した多素子型赤外線検知素
子が開発されている。
ところで素子を高密度に配設するにつれて、光電変換さ
れた少数キャリアの拡散長の寸法より素子間の寸法が短
くなると素子で処理された画像信号にクロストークを発
生する問題が生じ、このクロストークの問題を解消する
素子の開発が望まれている。
れた少数キャリアの拡散長の寸法より素子間の寸法が短
くなると素子で処理された画像信号にクロストークを発
生する問題が生じ、このクロストークの問題を解消する
素子の開発が望まれている。
〔従来の技術］
従来の多素子型の光起電力型の赤外線検知素子の構造を
第３図に示す。
第３図に示す。
図示するように、従来の赤外線検知素子は、カドミウム
・亜鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）のような化合物半導体
基板１上に水銀空孔子をアクセプタとするＰ型のＨｇｌ
□Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層２が液相エピタキシャル成長法
等を用いて形成され、該結晶層２内には所定のパターン
にボロン（Ｂ゛）原子がイオン注入されてＮ型層３が形
成され、該結晶層２の表面には硫化亜鉛（ＺｎＳ）より
なる保護膜４が形成され、前記Ｎ型層３上が窓開きされ
、該Ｎ型層３上に電極５が形成されて多素子型の光起電
力型の赤外線検知素子が形成され、前記Ｐ−Ｎ接合部６
が１画素に対応している。
・亜鉛・テルル（ＣｄＺｎＴｅ）のような化合物半導体
基板１上に水銀空孔子をアクセプタとするＰ型のＨｇｌ
□Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層２が液相エピタキシャル成長法
等を用いて形成され、該結晶層２内には所定のパターン
にボロン（Ｂ゛）原子がイオン注入されてＮ型層３が形
成され、該結晶層２の表面には硫化亜鉛（ＺｎＳ）より
なる保護膜４が形成され、前記Ｎ型層３上が窓開きされ
、該Ｎ型層３上に電極５が形成されて多素子型の光起電
力型の赤外線検知素子が形成され、前記Ｐ−Ｎ接合部６
が１画素に対応している。
このような検知素子を用いて赤外線を信号処理する場合
、第３図に示すように基板１の背面側より赤外線を矢印
Ａに示すように入射させるが、この赤外線が”ｇｌ−Ｘ
ＣｄＸＴｅの結晶層２で光電変換された光励起キャリ
ア７はＰ−Ｎ接合部６、或いは該Ｐ−Ｎ接合部６に隣接
するＰ−Ｎ接合部８の両方の方向に矢印ＢおよびＣ方向
に移動できるため、画素間のクロストークが発生し、高
解像度の撮像ができない問題がある。
、第３図に示すように基板１の背面側より赤外線を矢印
Ａに示すように入射させるが、この赤外線が”ｇｌ−Ｘ
ＣｄＸＴｅの結晶層２で光電変換された光励起キャリ
ア７はＰ−Ｎ接合部６、或いは該Ｐ−Ｎ接合部６に隣接
するＰ−Ｎ接合部８の両方の方向に矢印ＢおよびＣ方向
に移動できるため、画素間のクロストークが発生し、高
解像度の撮像ができない問題がある。
このクロストークが発生する傾向は損保された画像の高
解像度化を図るために、素子を高密度に配設し、キャリ
アの拡散長に対して素子間の距離ＣＰ−Ｎ接合部間の水
平方向の距離りが短くなるにつれて大きくなる。
解像度化を図るために、素子を高密度に配設し、キャリ
アの拡散長に対して素子間の距離ＣＰ−Ｎ接合部間の水
平方向の距離りが短くなるにつれて大きくなる。
本発明は上記した問題点を除去し、クロストークを発生
しない高品位の赤外線検知素子の提供を目的とする。
しない高品位の赤外線検知素子の提供を目的とする。
本発明の赤外線検知素子は第１図に示すように、基板１
１上に設けた水銀・テルルとカドミウム・テルルの超格
子層１２に島状の前記超格子層の相互拡散層１３を形成
し、該超格子層上に化合物半導体層１４を設け、該化合
物半導体層１４の前記相互拡散層１３に対応する６ｇ域
にＰ−Ｎ接合部１５を設けて素子を形成して構成する。
１上に設けた水銀・テルルとカドミウム・テルルの超格
子層１２に島状の前記超格子層の相互拡散層１３を形成
し、該超格子層上に化合物半導体層１４を設け、該化合
物半導体層１４の前記相互拡散層１３に対応する６ｇ域
にＰ−Ｎ接合部１５を設けて素子を形成して構成する。
（作 用〕
７ｋＳ艮・テルル
Ｔｅ）の結晶を数１００人程Ｓ０厚さに分子線エピタキ
シャル成長法や、有機金属ＣＶＤ法（ＭＯＣＶＤ法）等
を用いて周期的に積層した超格子層１２のエネルギーバ
ンドギャップは、この両者の結晶、即ちｌ１ｇＴｅとＣ
ｄＴｅの結晶を相互拡散して形成したＨｇ＋−ｘ Ｃｄ
、 Ｔｅの相互拡散層１３のエネルギーバンドギャップ
に比して小さく、この超格子層領域１２では短波長の光
を透過しないとともにキャリアが再結合されやすい。
シャル成長法や、有機金属ＣＶＤ法（ＭＯＣＶＤ法）等
を用いて周期的に積層した超格子層１２のエネルギーバ
ンドギャップは、この両者の結晶、即ちｌ１ｇＴｅとＣ
ｄＴｅの結晶を相互拡散して形成したＨｇ＋−ｘ Ｃｄ
、 Ｔｅの相互拡散層１３のエネルギーバンドギャップ
に比して小さく、この超格子層領域１２では短波長の光
を透過しないとともにキャリアが再結合されやすい。
そのため、基板上にＨｇＴｅとＣｄＴｅの超格子層１２
を形成し、この超格子層１２を熱処理して島状のｌ（ｇ
ＴｅとＣｄＴｅの相互拡散層１３のＨｇ＋−ｘ ＣｄＸ
Ｔｅの結晶層を形成し、この超格子層１２の上に更に素
子形成用のｎｇｌ□Ｃｄ＋＋ Ｔｅの結晶層１４を設け
、前記相互拡散層１３に対応した素子形成用のＨｇ＋−
ｘ Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層１４内に素子形成用のＰ−Ｎ
接合部１５を設けることで、基板の背面側より入射した
光で水平方向の素子の間の位置に入射する光を吸収する
とともに、その位置で光電変換されたキャリアが、前記
エネルギーバンドギャップの狭い超格子層１２の部分で
再結合されるため、Ｐ−Ｎ接合部１５の素子に到達せず
、そのためクロストークの発生が無くなる。
を形成し、この超格子層１２を熱処理して島状のｌ（ｇ
ＴｅとＣｄＴｅの相互拡散層１３のＨｇ＋−ｘ ＣｄＸ
Ｔｅの結晶層を形成し、この超格子層１２の上に更に素
子形成用のｎｇｌ□Ｃｄ＋＋ Ｔｅの結晶層１４を設け
、前記相互拡散層１３に対応した素子形成用のＨｇ＋−
ｘ Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層１４内に素子形成用のＰ−Ｎ
接合部１５を設けることで、基板の背面側より入射した
光で水平方向の素子の間の位置に入射する光を吸収する
とともに、その位置で光電変換されたキャリアが、前記
エネルギーバンドギャップの狭い超格子層１２の部分で
再結合されるため、Ｐ−Ｎ接合部１５の素子に到達せず
、そのためクロストークの発生が無くなる。
以下、図面を用いながら本発明の一実施例につき詳細に
説明する。
説明する。
第１図に示すように本発明の赤外線検知素子はＣｄＴｅ
基板、或いはＣｄＺｎＴｅ基板１１の表面に、ＨｇＴｅ
−ＣｄＴｅよりなる超格子層１２が５μｍの厚さに分子
線エピタキシャル成長法、或いは有機金属ＣＶＤ法（Ｍ
ＯＣＶＤ）を用いて形成され、該超格子層１２には所定
のパターンにレーザアニール等の手法を用いてＨｇＴｅ
とＣｄＴｅの島状の相互拡散層のＨｇ＋−＋＋ Ｃｄ．
Ｔｅの結晶層１３が形成されている。更にこの超格子
層１２上には水銀空孔子をアクセプタとしたＰ型の素子
形成用のｌ１ｇ＋−ｘ Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層１４が形
成され、この素子形成用のＨｇｌ−０ＣｄえＴｅの結晶
層１４の前記相互拡散層１３に対応した領域にＢ°原子
がイオン注入されてＮ型層１６が形成され、Ｐ−Ｎ接合
部１５が形成されている。
基板、或いはＣｄＺｎＴｅ基板１１の表面に、ＨｇＴｅ
−ＣｄＴｅよりなる超格子層１２が５μｍの厚さに分子
線エピタキシャル成長法、或いは有機金属ＣＶＤ法（Ｍ
ＯＣＶＤ）を用いて形成され、該超格子層１２には所定
のパターンにレーザアニール等の手法を用いてＨｇＴｅ
とＣｄＴｅの島状の相互拡散層のＨｇ＋−＋＋ Ｃｄ．
Ｔｅの結晶層１３が形成されている。更にこの超格子
層１２上には水銀空孔子をアクセプタとしたＰ型の素子
形成用のｌ１ｇ＋−ｘ Ｃｄｘ Ｔｅの結晶層１４が形
成され、この素子形成用のＨｇｌ−０ＣｄえＴｅの結晶
層１４の前記相互拡散層１３に対応した領域にＢ°原子
がイオン注入されてＮ型層１６が形成され、Ｐ−Ｎ接合
部１５が形成されている。
更に基板トにＺｎＳよりなる表面保護膜１７が形成され
、Ｎ型層１６上が開口されてＩｎよりなる電極１８が設
けられている。
、Ｎ型層１６上が開口されてＩｎよりなる電極１８が設
けられている。
このような赤外線検知素子を形成するには、第２図（ａ
）に示すようにＣｄＴｅ基板、或いはＣｄＺｎＴｅ基板
１１の表面に、１１ｇＴｅ層１２Ａを１２６人の厚さで
、ＣｄＴｅの結晶層１２Ｂを５４人の厚さに交互に周期
的に分子線エピタキシ、ヤル成長法、或いはＭＯＣＶＤ
法を用いて形成し、これ等の結晶層１２Ａ、１２Ｂの和
が総計で５μｍ程度の厚さになるようにしてＨｇＴｅ−
ＣｄＴｅの超格子層１２を形成する。
）に示すようにＣｄＴｅ基板、或いはＣｄＺｎＴｅ基板
１１の表面に、１１ｇＴｅ層１２Ａを１２６人の厚さで
、ＣｄＴｅの結晶層１２Ｂを５４人の厚さに交互に周期
的に分子線エピタキシ、ヤル成長法、或いはＭＯＣＶＤ
法を用いて形成し、これ等の結晶層１２Ａ、１２Ｂの和
が総計で５μｍ程度の厚さになるようにしてＨｇＴｅ−
ＣｄＴｅの超格子層１２を形成する。
次いで第２図［有］）に示すように、該基板上にへ〇等
の金属マスク２１を設置し、該金属マスクを用いて静ガ
スレーザ等を用いて矢印り方向に沿ってレーザ光を照射
し、レーザアニールしてＨｇＴｅとＣｄＴｅの相互拡散
を行って３０μｍのピッチでかつ２０μｍＸ ２０ ｕ
ｍ程度のＨｇ６．７ Ｃｄ５．３ Ｔｅの相互拡散層
１３を島状に形成する。
の金属マスク２１を設置し、該金属マスクを用いて静ガ
スレーザ等を用いて矢印り方向に沿ってレーザ光を照射
し、レーザアニールしてＨｇＴｅとＣｄＴｅの相互拡散
を行って３０μｍのピッチでかつ２０μｍＸ ２０ ｕ
ｍ程度のＨｇ６．７ Ｃｄ５．３ Ｔｅの相互拡散層
１３を島状に形成する。
次いで第２図（Ｃ）に示すように、前記形成した相互拡
散層１３を設けた超格子層１２上に水銀空孔子をアクセ
プタとしたＰ型の素子形成用のＨｇｏ、ｚ Ｃｄｏ、ｚ
Ｔｅの化合物半導体結晶層１４を形成する。
散層１３を設けた超格子層１２上に水銀空孔子をアクセ
プタとしたＰ型の素子形成用のＨｇｏ、ｚ Ｃｄｏ、ｚ
Ｔｅの化合物半導体結晶層１４を形成する。
次いで素子形成用結晶層１４で前記相互拡散層１３に対
応した領域に、Ｂ“原子を加速電圧１２０ＫｅＶ、ドー
ズＭ１×１０１４／ＣＴ１１３の条件でイオン注入して
Ｎ型層１６を形成してＰ−Ｎ接合部１５を形成した後、
前記した第１図に示すようにＺｎＳより保護膜１７を蒸
着により形成後、Ｎ型層１６上を開口してＩｎよりなる
電極１８を蒸着により形成して多素子型の赤外線検知素
子を形成する。
応した領域に、Ｂ“原子を加速電圧１２０ＫｅＶ、ドー
ズＭ１×１０１４／ＣＴ１１３の条件でイオン注入して
Ｎ型層１６を形成してＰ−Ｎ接合部１５を形成した後、
前記した第１図に示すようにＺｎＳより保護膜１７を蒸
着により形成後、Ｎ型層１６上を開口してＩｎよりなる
電極１８を蒸着により形成して多素子型の赤外線検知素
子を形成する。
このようにすれば、７７°にの温度で相互拡散により形
成したＨｇａ、 ｔ Ｃｄｏ、 ３ Ｔｅの結晶層１３
のエネルギーバンドギャップは約０．２５ｅＶで、前記
ＨｇＴｅ −ＣｄＴｅ１格子層１２はエネルギーバンド
ギャップが、約０．１ｅＶであるのでエネルギーバンド
ギャップの狭いｌ１ｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子層１２の方
が、相互拡散層のＨｇ。、７ Ｃｄｏ、３ Ｔｅの結晶
層１３よりキャリアが再結合されやすいため、基板１１
の裏面より入射した赤外線のうち、多数形成されている
Ｐ−Ｎ接合部１５の水平方向の間に位置する領域に入射
する光を吸収すると同時にその領域で発生したキャリア
はエネルギーバンドギャップの狭い超格子層１２で容易
に再結合されて消滅するため、クロストークの発生を見
ない高信顛度の赤外線検知素子が得られる。
成したＨｇａ、 ｔ Ｃｄｏ、 ３ Ｔｅの結晶層１３
のエネルギーバンドギャップは約０．２５ｅＶで、前記
ＨｇＴｅ −ＣｄＴｅ１格子層１２はエネルギーバンド
ギャップが、約０．１ｅＶであるのでエネルギーバンド
ギャップの狭いｌ１ｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子層１２の方
が、相互拡散層のＨｇ。、７ Ｃｄｏ、３ Ｔｅの結晶
層１３よりキャリアが再結合されやすいため、基板１１
の裏面より入射した赤外線のうち、多数形成されている
Ｐ−Ｎ接合部１５の水平方向の間に位置する領域に入射
する光を吸収すると同時にその領域で発生したキャリア
はエネルギーバンドギャップの狭い超格子層１２で容易
に再結合されて消滅するため、クロストークの発生を見
ない高信顛度の赤外線検知素子が得られる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、クロス
トークの発生を見ない高信頬度の多素子型赤外線検知素
子が容易に得られる効果がある。
トークの発生を見ない高信頬度の多素子型赤外線検知素
子が容易に得られる効果がある。
第１図は本発明の素子の構成図、
第２図（ａ）より第２図（Ｃ）迄は本発明の素子の製造
方法を示す断面図、 第３図は従来の赤外線検知素子の断面図である。 図において、 １１は基板（ＣｄＴｅ基板、ＺｎＣｄＴｅ基板）、１２
は）ＩｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子層、１２八はＩＩｇＴｅ
の結晶層、１２ＢはＣｄＴｅの結晶層、１３は相互拡散
層（ｌｌｇｏ、 ７ｃｄｏ、 ３Ｔｅ結晶層）、１４は
化合物半導体結晶層、１５はＰ−Ｎ接合部、１６はＮ型
層、１７は保護膜、１８は電極、２１は金属マスクを示
す。 苓光朗４し構へ？ 第１図 ＋（１ ４仝谷口Ｊ■−１知（遺ガＪ５末Ｔ跡拍ｙｆガま／ｌｔ
、、’ｌ−，’幻鮭ワ１知斯介必第３図
方法を示す断面図、 第３図は従来の赤外線検知素子の断面図である。 図において、 １１は基板（ＣｄＴｅ基板、ＺｎＣｄＴｅ基板）、１２
は）ＩｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子層、１２八はＩＩｇＴｅ
の結晶層、１２ＢはＣｄＴｅの結晶層、１３は相互拡散
層（ｌｌｇｏ、 ７ｃｄｏ、 ３Ｔｅ結晶層）、１４は
化合物半導体結晶層、１５はＰ−Ｎ接合部、１６はＮ型
層、１７は保護膜、１８は電極、２１は金属マスクを示
す。 苓光朗４し構へ？ 第１図 ＋（１ ４仝谷口Ｊ■−１知（遺ガＪ５末Ｔ跡拍ｙｆガま／ｌｔ
、、’ｌ−，’幻鮭ワ１知斯介必第３図
Claims (1)
- 基板（１１）上に設けた水銀・テルルとカドミウム・
テルルの超格子層（１２）に島状の前記超格子層の相互
拡散層（１３）を形成し、該超格子層上に化合物半導体
層（１４）を設け、該化合物半導体層（１４）の前記相
互拡散層（１３）に対応する領域にＰ−Ｎ接合部（１５
）を設けて素子を形成したことを特徴とする赤外線検知
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63055799A JPH01228180A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 赤外線検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63055799A JPH01228180A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 赤外線検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228180A true JPH01228180A (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=13008961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63055799A Pending JPH01228180A (ja) | 1988-03-08 | 1988-03-08 | 赤外線検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01228180A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0870113A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Nec Corp | 配列型赤外線検出器の製造方法 |
| JP2009206175A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体受光素子 |
-
1988
- 1988-03-08 JP JP63055799A patent/JPH01228180A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0870113A (ja) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Nec Corp | 配列型赤外線検出器の製造方法 |
| JP2009206175A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体受光素子 |
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