JPH012375A - infrared detection device - Google Patents

infrared detection device

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JPH012375A
JPH012375A JP62-156583A JP15658387A JPH012375A JP H012375 A JPH012375 A JP H012375A JP 15658387 A JP15658387 A JP 15658387A JP H012375 A JPH012375 A JP H012375A
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JP
Japan
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layer
infrared detection
substrate
baf2
lattice constant
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賢司 宇田川
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Nikon Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、赤外線検出部と検出信号処理部とか、半導
体基板上に積層配置される構造の赤外線検出装置にかか
るものであり、特に長波長赤外線の検出に好適な赤外線
検出装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an infrared detection device having a structure in which an infrared detection section and a detection signal processing section are stacked on a semiconductor substrate. The present invention relates to an infrared detection device suitable for detecting infrared rays.

[従来の技術] It gCd T e (水銀カドミウムテルル化合物
)は、8〜14μm帯を含む長波長赤外線の高感度受光
素子用半導体材料として注目されている。
[Prior Art] It gCd Te (mercury cadmium tellurium compound) is attracting attention as a semiconductor material for a highly sensitive photodetector for long wavelength infrared rays including the 8 to 14 μm band.

特に、かかるllgcdTeを用いて固体撮像装置を実
現するためには、検出素子ないし受光素子と電気信号処
理回路とが、いずれも同一基板上に形成でとることが重
要である。また、このようにすると、Si(シリコン)
を用いた撮像装置の例からも明らかなように、高画素化
に対して有利となる。
In particular, in order to realize a solid-state imaging device using such llgcdTe, it is important that the detection element or light receiving element and the electrical signal processing circuit are both formed on the same substrate. Also, if you do this, Si (silicon)
As is clear from the example of the imaging device using the , it is advantageous for increasing the number of pixels.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上述したIIgCdTeは、長波長帯で
光電変換可能である反面、バンドギャップが小さいため
、信号転送などの信号処理回路素子の形成が困難である
。このため、HgCdTeを用いたモノリシック型の撮
像装置の実現は容易でない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, although IIgCdTe described above is capable of photoelectric conversion in a long wavelength band, it has a small band gap, making it difficult to form signal processing circuit elements for signal transfer and the like. Therefore, it is not easy to realize a monolithic imaging device using HgCdTe.

そこで、信号処理回路を構成する素子を形成したSi基
板と、赤外線の受光素子ないし検出素子を形成したIf
 g Cd T e基板とを、結合用In (インジウ
ム)・ドツトで圧着することによって両者を電気的に接
続する方法が広く用いられている。
Therefore, the Si substrate on which the elements constituting the signal processing circuit are formed, and the If
A widely used method is to electrically connect the two with a g Cd Te substrate by crimping them with In (indium) dots for coupling.

しかしながらこの方法では、貼り合せ工程の作業が困難
であるとともに、結合部分に相当の面積が必要である。
However, in this method, the bonding process is difficult and the bonding portion requires a considerable area.

この結合部分の面積を小さくすると、結合不良が発生し
易く、信頼性にも問題が生じ、高画素密度の撮像装置の
実現には不利である。
If the area of this bonding portion is made small, poor bonding is likely to occur and reliability problems will occur, which is disadvantageous for realizing an imaging device with high pixel density.

一方、信号処理回路素子を形成したSi基板上に赤外線
受光素子を形成したl1gcdTe単結晶層とか一体化
された装置であれば、上記貼り合せ工程は不要となり、
また電気的接続も通常の集積回路プロセス技術によって
容易にかつ微細に行うことができ、高画素化に有利とな
る。
On the other hand, if the device is an integrated device such as an 11gcdTe single crystal layer on which an infrared light receiving element is formed on a Si substrate on which a signal processing circuit element is formed, the above bonding process is not necessary.
Further, electrical connections can be easily and finely made using ordinary integrated circuit process technology, which is advantageous for increasing the number of pixels.

しかし、StとHgCdTeでは格子定数が大きく相違
する。このため、高感度の受光素子を形成することがで
きる高品質のHgCdTe単結晶をSi基板上に結晶成
長させることができず、一体化した装置の実現は困難で
あった。
However, St and HgCdTe have significantly different lattice constants. For this reason, it has been impossible to grow a high-quality HgCdTe single crystal capable of forming a highly sensitive light-receiving element on a Si substrate, and it has been difficult to realize an integrated device.

この発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなさ
れたもので、信号処理用の回路素子を形成したSi基板
上に、十分に高品質の赤外線検出素子形成可能なJ11
結晶層を良好に成長させることかてきる積層型の赤外線
検出装置を提供することをその目的とするものである。
This invention was made in view of the problems of the prior art, and is based on the J11 technology, which allows the formation of sufficiently high-quality infrared detection elements on a Si substrate on which signal processing circuit elements are formed.
The object of the present invention is to provide a laminated infrared detection device that allows crystal layers to grow well.

[問題点を解決するための手段] この発明は、信号処理回路素子を有するSi半導体基板
上に緩衝層を設け、赤外線検出素子が形成されるlIg
cdTcまたは11gZnTe (水銀亜鉛テルル)の
いずれかの単結晶層を、前記緩衝層上に形成したことを
特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a buffer layer on a Si semiconductor substrate having a signal processing circuit element, and an lIg on which an infrared detection element is formed.
It is characterized in that a single crystal layer of either cdTc or 11gZnTe (mercury zinc telluride) is formed on the buffer layer.

[作用] この発明によれば、信号処理回路素子が形成された素子
形成Si基板上に緩衝層を設けたのて、その上に赤外線
検出素子を形成する)IgcdTcまたはIt g Z
 n T eのいずれかを単結晶層として成長させるこ
とができ、その結果、高感度の疑似モノリック型の赤外
線検出装置が得られる。
[Function] According to the present invention, a buffer layer is provided on an element-forming Si substrate on which a signal processing circuit element is formed, and then an infrared detecting element is formed thereon.)IgcdTc or ItgZ
Either n Te can be grown as a single crystal layer, resulting in a highly sensitive pseudo-monolitic infrared detection device.

緩衝層は、Si基板(格子定数: 5.43人)と長波
長の赤外線検出に用いるHgCdTe (格子定数:約
5.47人)又は)IgZnTe (格子定数: 6.
43人)は格子定数の格差があり、このままではHg(
:dTeはHgZnTeの単結晶成長が困難であるのを
、両者の間にあって格子定数の格差によって生じる不都
合を角箪消させる緩衝作用を示す層である。
The buffer layer is made of a Si substrate (lattice constant: 5.43) and HgCdTe (lattice constant: approximately 5.47) or IgZnTe (lattice constant: 6) used for long wavelength infrared detection.
43 people) have a disparity in lattice constant, and if things continue as they are, Hg (
:dTe is a layer that exhibits a buffering effect that alleviates the difficulty in single crystal growth of HgZnTe, which is caused by the difference in lattice constant between the two.

本発明では、緩衝層として基板側から順に■CaF2と
BaF2との混晶層と■その上のCdZnTe (カド
ミウム亜鉛テルル)単結晶層の2層構造からなるものが
好ましい。混晶層のCaF2は格子定数が5.46人で
Si基板のそれに近く、BaF2のそれは6.20人で
)IgcdTe又はHgZnTeのそれに近づいている
。従って、混晶層は、Si基板に接する側がCaF2で
、反対側がBaF2で、その中間はCaF2から連続的
にBaF、へと組成比が変化する(グレーディングとい
う)ものが好ましい。組成比が連続的に変化するに従い
格子定数も5.46人(CaF2)から6.20人(B
aF、)へと連続的に変化する良好な結晶成長が成され
る。結晶成長は例えば分子線エピタキシィ−という方法
により実施される。
In the present invention, the buffer layer preferably has a two-layer structure consisting of (1) a mixed crystal layer of CaF2 and BaF2 and (2) a CdZnTe (cadmium zinc telluride) single crystal layer thereon in order from the substrate side. The lattice constant of CaF2 in the mixed crystal layer is 5.46, which is close to that of the Si substrate, and that of BaF2 is 6.20, which is close to that of IgcdTe or HgZnTe. Therefore, it is preferable that the mixed crystal layer has CaF2 on the side in contact with the Si substrate, BaF2 on the opposite side, and a composition ratio that changes continuously from CaF2 to BaF in the middle (referred to as grading). As the composition ratio changes continuously, the lattice constant also changes from 5.46 (CaF2) to 6.20 (B
Good crystal growth is achieved that continuously changes to aF, ). Crystal growth is performed, for example, by a method called molecular beam epitaxy.

また、場合によってはSi基板/Ca’F2層/BaF
2層という2層膜で緩衝層を構成してもよい。
In addition, in some cases, Si substrate/Ca'F2 layer/BaF
The buffer layer may be composed of a two-layer film.

しかしながら、多少の格子定数格差を容認できる場合に
は、グレーディングのない均一組成の混晶層を用いても
よい。この場合には、CaF2とBaF2との中間の格
子定数が得られる等モル組成比とすることが適当である
However, if a slight difference in lattice constant can be tolerated, a mixed crystal layer with a uniform composition without grading may be used. In this case, it is appropriate to use an equimolar composition ratio that provides an intermediate lattice constant between CaF2 and BaF2.

CdZnTe層は、混晶層だけでは未た上層のfl g
Cd T e又はlIgZnTeとの格子定数の格差が
若干あるので設けられる。CdZnTe層はCdTe 
(格子定数6.48人)とZnTe (格子定数: 6
.10人)との混晶であり、CaF2 ・BaF2混晶
層とHgCdTe又はll g Z n T eとの中
間の格子定数、例えば6.31〜6.32人を示す組成
比を持つ均一層にする。さもなければ、CdZnTe層
についても、CaF2・BaF2混晶層端の格子定数、
例えば6.20人からHgCdTeの約6.43人又は
)IgXnTeの約6.43人へと組成が連続的に変化
するようにグレーディング層としてもよい。
The CdZnTe layer cannot be used only as a mixed crystal layer.
It is provided because there is a slight difference in lattice constant from CdTe or lIgZnTe. The CdZnTe layer is CdTe
(lattice constant: 6.48) and ZnTe (lattice constant: 6
.. 10), and has a lattice constant between that of a CaF2/BaF2 mixed crystal layer and HgCdTe or llgZnTe, for example, a uniform layer having a composition ratio of 6.31 to 6.32. do. Otherwise, for the CdZnTe layer as well, the lattice constant at the edge of the CaF2/BaF2 mixed crystal layer,
For example, the grading layer may have a composition that changes continuously from 6.20 to about 6.43 for HgCdTe or about 6.43 for IgXnTe.

これらの緩衝層の結果、本発明ではSi基板上にl!g
CdTe又はHgZnTe単結晶層を積層でき、その単
結晶を用いて長波長赤外光に対する感度の高い受光素子
を形成でき゛る。
As a result of these buffer layers, the present invention provides l! g
CdTe or HgZnTe single crystal layers can be laminated, and the single crystal can be used to form a light receiving element with high sensitivity to long wavelength infrared light.

[実施例] 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しなから詳
細に説明する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第一実施例の製造方法と構成 まず、この実施例の装置の製造方法について、第1図〜
第3図を参照しながら説明する。
Manufacturing method and structure of the first embodiment First, the manufacturing method of the device of this embodiment will be explained in Figs.
This will be explained with reference to FIG.

なお、第2図は、この発明を用いて構成された撮像装置
の構成例の一部分であり、第1図および第3図は第2図
の1−1線に沿った主要部分の断面図である。
Note that FIG. 2 shows a part of an example of the configuration of an imaging device configured using the present invention, and FIGS. 1 and 3 are cross-sectional views of the main parts along line 1-1 in FIG. be.

まず、同図(A)  に示すように、Si基板10の゛
−主面上に信号処理回路素子が形成された素子形成Si
基板10が用意される。
First, as shown in FIG.
A substrate 10 is prepared.

この素子形成Si基板10には、P型のSi基板12の
主面上であって、P0チャンネルストップ14による素
子分離領域内に、入力ダイオード16、埋込み型CCD
18が適宜の間隔を置いて形成されている。
This element-forming Si substrate 10 includes an input diode 16, an embedded CCD, and an input diode 16 on the main surface of a P-type Si substrate 12 and within an element isolation region formed by a P0 channel stop 14.
18 are formed at appropriate intervals.

また、入力ダイオード16上には電極20が接続形成さ
れているとともに、入力ダイオード+6と埋込み型CC
D18の間隙部分上には、トランスファケート電極22
が5i02層24を介して形成されており、更に、埋込
み型CCD18上には、CCD転送電極26が同様に5
i02層24を介して形成されている。
Further, an electrode 20 is connected and formed on the input diode 16, and an input diode +6 and an embedded CC
A transfer electrode 22 is placed on the gap portion of D18.
is formed via the 5i02 layer 24, and furthermore, a CCD transfer electrode 26 is similarly formed on the embedded CCD 18.
It is formed through the i02 layer 24.

以上の素子形成St基板10は、通常用いられている製
造工程によって形成される。
The above element-forming St substrate 10 is formed by a commonly used manufacturing process.

次に、以上のような素子形成Si基板10に対して、同
図(ロ)に示すように、CaF2とBaF2との混晶層
(以下、r CaF2− BaF2層」という)28が
、BaF2の組成比が徐々に大きくなるようにグレーデ
ィングさせて成長形成される。
Next, as shown in the same figure (b), a mixed crystal layer of CaF2 and BaF2 (hereinafter referred to as "rCaF2-BaF2 layer") 28 is formed on the element-forming Si substrate 10 as described above. It is grown and formed by grading so that the composition ratio gradually increases.

すなわち、素子形成Si基板に接触する部分はCaF2
の組成比を1とし、表面(後述するCdZnTe層30
に接触する部分)はBaF2の組成比を1とし、中間部
分をグレーディングした混晶層とする。
In other words, the portion that contacts the element-forming Si substrate is CaF2.
The composition ratio of the surface (CdZnTe layer 30 described later)
The BaF2 composition ratio is set to 1 in the part (contacting part), and the middle part is a graded mixed crystal layer.

この場合の成長法としては、真空蒸着法1分子線エピタ
キシー法が適当であるが、少なくともSi結晶と直接接
触している領域上では該CaF2− BaF2層28全
28タキシャル成長するようにし、単結晶領域28cを
形成する。
In this case, the suitable growth method is vacuum evaporation or single molecular beam epitaxy, but the CaF2-BaF2 layer 28 should be taxially grown at least on the region that is in direct contact with the Si crystal. A region 28c is formed.

次に、該CaF2− BaF2層28上28上ZnTe
層30を例えば分子線エピタキシー法で成長させる。こ
のとき、CaF2− BaF2層28全28領域28C
の上方部分ではCdZnTeの単結晶膜が積層し、その
他の領域上では多結晶膜が積層する。
Next, the ZnTe on the CaF2-BaF2 layer 28 is
Layer 30 is grown, for example, by molecular beam epitaxy. At this time, all 28 areas 28C of the CaF2-BaF2 layer 28
A CdZnTe single crystal film is laminated on the upper part, and a polycrystalline film is laminated on the other region.

そこで次に、このcdznTeの単結晶領域を種結晶と
してレーザビームアニールまたは電子ビームアニールが
行なわれ、該CdZnTe層30の多結晶膜部分の単結
晶化が行われる。
Then, laser beam annealing or electron beam annealing is performed using this cdznTe single crystal region as a seed crystal, and the polycrystalline film portion of the CdZnTe layer 30 is made into a single crystal.

なお、以上のCd、ZnTe層30もグレーディングさ
せて形成するようにしてもよい。
Note that the above Cd and ZnTe layers 30 may also be formed by grading.

次に、同図(D)に示すように、該CdZnTe層30
上に、P型のHgCdTe層32のエピタキシャル成長
が行われるとともに、続けてN型の)IgcdTe層3
4のエピタキシャル成長が行われ、更にその後、Zn5
層36が積層形成される。
Next, as shown in the same figure (D), the CdZnTe layer 30
On top of this, a P-type HgCdTe layer 32 is epitaxially grown, and then an N-type) IgcdTe layer 3 is grown.
4 was epitaxially grown, and then Zn5
Layer 36 is laminated.

)IgCdTe層32.34のエピタキシャル成長法と
しては、分子線エピタキシー法あるいはOMVPE (
有機金属気相エピタキシー)法が好適であり、Zn5層
36の形成には、スパッタ法あるいは真空蒸着法が好適
である。
) The epitaxial growth method for the IgCdTe layer 32, 34 is molecular beam epitaxy or OMVPE (
A method (organic metal vapor phase epitaxy) is suitable, and a sputtering method or a vacuum evaporation method is suitable for forming the Zn5 layer 36.

次に、lIgcdTe層32,34、Zn5層36をド
ライ法またはウェット法によってテーパー状にエツチン
グした後、さらにドライ法でCdZnTe層30とCa
F、 −BaF2層28全28性エツチングし、分1溝
40を形成する。さらにドライ法でコンタクト・ホール
38を異方性エツチングで形成した状態を同図(E)に
示す。
Next, the lIgcdTe layers 32, 34 and the Zn5 layer 36 are etched into a tapered shape by a dry or wet method, and then the CdZnTe layer 30 and the Ca
The entire 28 layers of F, -BaF2 layer 28 are etched to form a groove 40 having a length of 1/2. Further, a contact hole 38 is formed by anisotropic etching using a dry method, as shown in FIG.

次に、分離溝40のCdZnTe層30と、CaF、−
BaF2層28全28るように絶縁膜50を形成する。
Next, the CdZnTe layer 30 in the isolation trench 40 and the CaF, -
An insulating film 50 is formed so as to cover the entire BaF2 layer 28.

この絶IJ−IBMはポリイミド、スピンオングラス、
 5i02. SI3N4などが適し、通常の素子製造
工程によって形成される。
This absolute IJ-IBM is made of polyimide, spin-on glass,
5i02. SI3N4 or the like is suitable, and is formed by a normal device manufacturing process.

次に、第1図に示すように、Inの蒸着とリフト・オフ
法により、コンタクト・ホール38部分にIn層42が
形成され、更にAuの蒸着とリフト・オフ法により、分
離溝40の中の絶縁膜50の上の部分にAu層44か形
成される。
Next, as shown in FIG. 1, an In layer 42 is formed in the contact hole 38 by In evaporation and a lift-off method, and an In layer 42 is formed in the isolation trench 40 by Au evaporation and a lift-off method. An Au layer 44 is formed on the insulating film 50.

ただし、このAu層44の幅は分離溝40の幅より小さ
く、It g Cd T e層34には接触しないよう
に形成させる。
However, the width of this Au layer 44 is smaller than the width of the separation groove 40 and is formed so as not to contact the It g Cd Te layer 34 .

以上の後、通常のアニールが施されて、入力ダイオード
電極20とIn層42との間にオーミック・コンタクト
が形成されるとともに、コンタクト・ホール38周囲の
It g Cd T e層32.34へのInの拡散が
行われて、N型領域46が形成される。
After the above, normal annealing is performed to form an ohmic contact between the input diode electrode 20 and the In layer 42, and to form an ohmic contact between the It g Cd Te layer 32 and 34 around the contact hole 38. In is diffused to form an N-type region 46.

なお、同様に、コンタクト・ホール38周囲のCdZn
Te層30にも層形0拡散して、拡散領域48が形成さ
れるが、光電変換素子の動作には何ら影りを与えるもの
ではない。
Similarly, CdZn around the contact hole 38
The layer type 0 is also diffused into the Te layer 30 to form a diffusion region 48, but this does not affect the operation of the photoelectric conversion element in any way.

以上のように、この実施例によれば、素子形成Si基板
10上に、CaF2− BaF2層28 、 CdZn
Te層30が各層形0され、さらにその上に)IgCd
Te層32.34による赤外線検出素子が形成された構
成となっている。
As described above, according to this embodiment, on the element-forming Si substrate 10, the CaF2-BaF2 layer 28, the CdZn
A Te layer 30 is formed in each layer, and further on top of that IgCd
The configuration is such that an infrared detecting element is formed by Te layers 32 and 34.

次に、以上のようにして形成された赤外線検出素子と信
号処理回路素子とによって、第2図に示すX−Y方向に
配列された複数の光電変換素子りが構成される。
Next, the infrared detection element and signal processing circuit element formed as described above constitute a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the X-Y direction shown in FIG.

上述したAu層44は、各光電変換素子りて共通に接続
されており、また、X方向の各光′屯変換素子りの埋込
型CCD I 8により、CODシフトレジスタRが構
成されている。
The above-mentioned Au layer 44 is commonly connected to each photoelectric conversion element, and a COD shift register R is constituted by the embedded CCD I 8 of each optical conversion element in the X direction. .

第一実施例の作用 °  次に、以上のように構成された撮像装置の作用に
ついて説明する。
Operation of First Embodiment Next, the operation of the imaging device configured as described above will be explained.

まず、いずれかの光電変換素子りに赤外線が入射すると
、II g Cd T e層32.34による赤外線検
出素子において生成電子・ホール対の分離が行われ、入
射光量に対応するキャリアか人力ダイオード16に移動
する。
First, when infrared rays are incident on any of the photoelectric conversion elements, the generated electron/hole pairs are separated in the infrared detection element by the II g Cd Te layer 32, 34, and the carrier or human diode 16 corresponding to the amount of incident light is separated. Move to.

このキャリアは、トランスファケート電極22に対する
信号印加によって埋込型CCD 18に転送される。そ
して、転送されたキャリアは、更にCCDシフトレジス
タRによって、撮像装置から8売み出される。
The carriers are transferred to the embedded CCD 18 by applying a signal to the transfer electrode 22 . Then, the transferred carrier is further transferred from the imaging device by a CCD shift register R.

ここで、各光電変換素子りを構成する各層の格子定数に
ついて考察すると、まずGaF2  BaF2層28に
おいて、CaF2の格子定数は5.46人でSiの54
3人に近<、’BaF2の格子定数は6.20人でll
gcdTeの6.47人に近し)。
Here, considering the lattice constant of each layer constituting each photoelectric conversion element, first of all, in the GaF2 BaF2 layer 28, the lattice constant of CaF2 is 5.46, and the lattice constant of Si is 5.46.
Close to 3 people <, 'The lattice constant of BaF2 is 6.20 people
(close to 6.47 people in gcdTe).

次に、CdZnTe層30にお層形0該CdZnTeは
、格子定数6.48人のCdTe (カドミウム・テル
ル)と、6.10人のZnTe (亜鉛・テルル)の混
晶である。
Next, the CdZnTe layer 30 has a layer type 0. The CdZnTe is a mixed crystal of CdTe (cadmium-tellurium) with a lattice constant of 6.48 and ZnTe (zinc-tellurium) with a lattice constant of 6.10.

従って、両者を適当な組成比とすれば、4%の格子不整
合がある)IgcdTeとBaF、の間の緩衝層として
用いることができる。
Therefore, if the composition ratio of both is appropriate, it can be used as a buffer layer between IgcdTe and BaF (with a lattice mismatch of 4%).

かかる理由により、上述したCdZnTe層30を単層
形0として形成することができ、更にその上に格子整合
させて、IgCdTe層32を単結晶膜として積層する
ことができる。
For this reason, the above-described CdZnTe layer 30 can be formed as a single layer type 0, and furthermore, the IgCdTe layer 32 can be laminated thereon as a single crystal film with lattice matching.

また、該CdZnTe単結晶層30は、)IgCdTe
とBaF2とを格子整合させるだけでなく、BaF、や
これより下層からのIt g Cd T e層32への
不純物の拡散を防止する機能も有する。
Further, the CdZnTe single crystal layer 30 is made of )IgCdTe
It not only lattice-matches BaF2 and BaF2, but also has the function of preventing impurity diffusion from BaF and layers below it into the It g Cd Te layer 32 .

第一実施例の効果 以上のように、CaF2− BaF2層28 、 Il
:dZnTeZnTe層成0ることにより、素子形成S
i基板10上に欠陥や不純物の少ない高品質の)I、g
CdTe層32.34による赤外線検出素子を形成する
ことが可能となり、赤外線検出素子と信号処理回路素子
との接続が容易になるとともに、製造工程も簡略化され
、更には、画素密度の向上、信頼性の向上を図ることが
可能となる。
Effects of the first embodiment As described above, the CaF2-BaF2 layer 28, Il
:dZnTe By layering ZnTe, element formation S
I, g of high quality with few defects and impurities on the i substrate 10
It is now possible to form an infrared detection element using a CdTe layer 32, 34, which facilitates the connection between the infrared detection element and the signal processing circuit element, simplifies the manufacturing process, and further improves pixel density and reliability. This makes it possible to improve performance.

また、積層型であるため、高開口率であり、素子設計の
自由度も高いなどの効果もある。
Furthermore, since it is a stacked type, it has a high aperture ratio and a high degree of freedom in element design.

第二実施例 次に、第4図を参照しなから、この発明の第二実施例に
ついて説明する。なお、上述した第一実施例と同様の部
分には、同一の符号を用いることとする。
Second Embodiment Next, with reference to FIG. 4, a second embodiment of the present invention will be described. Note that the same reference numerals are used for the same parts as in the first embodiment described above.

この実施例では、上述した実施例と比較して、N型のl
lgcdTe層50か、エピタキシャル成長ではなく通
常のプレーナ技術によるN型不純物の拡散によって形成
されている点で異り、他は第一実施例と同様である。
In this example, compared to the above-mentioned example, an N-type l
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the lgcdTe layer 50 is formed by diffusion of N-type impurities using a normal planar technique instead of epitaxial growth.

他の実施例 なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものてはな
く、イie1えは上記実施例ではllgcdTeによっ
て赤外線検出素子を構成したが、HgZnTe (水銀
・亜鉛・テルル)を用いても同様の作用効果を得ること
かできる。
Other Embodiments It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments; however, in the above-mentioned embodiments, the infrared detection element was constructed of llgcdTe; You can also obtain similar effects.

また、Si基板に形成した電気信号処理回路として、転
送機能素子としての埋込型CCDの場合を示したが、こ
れに限定されるものでなく、表面型CCD、MOSトラ
ンジスタ・スイッチなど種々のものに適用される。
In addition, as an electric signal processing circuit formed on a Si substrate, although the case of an embedded CCD as a transfer function element is shown, it is not limited to this, and various types such as a surface type CCD, MOS transistor switch, etc. Applies to.

また、実施例の受光素子として光起電力型を示したが、
光導電型のものであってもよい。
In addition, although a photovoltaic type was shown as the light receiving element in the example,
It may also be of photoconductive type.

更に、この発明は、第2図に示したように一次元ないし
二次元の撮像装置としてのみならず、光電変換素子単体
としても利用可能である。
Furthermore, the present invention can be used not only as a one-dimensional or two-dimensional imaging device as shown in FIG. 2, but also as a single photoelectric conversion element.

また、各部の導電型も、上記実施例に限定されるもので
はなく、他の導電型のものを用いても、同様の作用効果
を有する装置を構成することができる。
Further, the conductivity type of each part is not limited to the above embodiment, and even if other conductivity types are used, a device having similar effects can be constructed.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、HgCdTe。[Effect of the invention] As described above, according to the present invention, HgCdTe.

HgZnTeのいずれかによる赤外線検出素子を、Si
による信号処理回路素子の上に積層形成することかでき
、その結果、高画素化、信頭性の向上を図ることができ
るという効果がある。
An infrared detection element made of either HgZnTe or Si
As a result, the number of pixels can be increased and the reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明による第一実施例の赤外i摩検出装置
を示す断面図、第2図は第一実施例にがかる撮像装置の
一部分を示す平面図、第3図は第一実施例の装置の製造
方法の工程順を示す断面図、第4図はこの発明の第二実
施例を示す断面図である。 [主要部分の符号の説明] 10・・・素子形成Si基板、16・・・人力ダイオー
ド、18 ・・・埋込型CCD、28 =−CaF2−
 BaF2層、30− CdZnTe層、32 ・P型
Hg Cd T e層、34 ・・・N型HgCdTe
層、36 ・= ZnS層、46 ・N型拡散領域、4
2・・・In層、44・・・へu層、D・・・光電変換
素子、R・・・CCDシフトレジスタ。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 第1図 第2図 r−m=(−m=、 第3図(D) 第3図(E) 第4図
FIG. 1 is a sectional view showing an infrared irradiation detection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a part of an imaging device according to the first embodiment, and FIG. 3 is a plan view showing a part of an imaging device according to the first embodiment. FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. [Description of symbols of main parts] 10...Element forming Si substrate, 16...Human power diode, 18...Embedded CCD, 28 =-CaF2-
BaF2 layer, 30- CdZnTe layer, 32 ・P-type Hg Cd Te layer, 34...N-type HgCdTe
Layer, 36 ・= ZnS layer, 46 ・N type diffusion region, 4
2...In layer, 44...U layer, D...photoelectric conversion element, R...CCD shift register. Agent Patent Attorney Tadashi Sato Figure 1 Figure 2 r-m=(-m=, Figure 3 (D) Figure 3 (E) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  HgCdTeまたはHgZnTeのいずれか単結晶層
によって形成された赤外線検出素子と、Si半導体基板
上に形成された信号処理回路素子とを有する赤外線検出
装置において、前記赤外線検出素子が形成されるHgC
dTeまたはHgZnTeのいずれかの単結晶層と前記
Si基板との間に緩衝層を設けたことを特徴とする赤外
線検出装置。
In an infrared detection device having an infrared detection element formed of a single crystal layer of either HgCdTe or HgZnTe, and a signal processing circuit element formed on a Si semiconductor substrate, the infrared detection element is formed of HgC
An infrared detection device characterized in that a buffer layer is provided between a single crystal layer of either dTe or HgZnTe and the Si substrate.
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JP2008508741A (en) 2004-08-02 2008-03-21 キネテイツク・リミテツド Production of cadmium mercury telluride on patterned silicon.

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