JPH02237154A - 光検知装置 - Google Patents

光検知装置

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JPH02237154A
JPH02237154A JP1058763A JP5876389A JPH02237154A JP H02237154 A JPH02237154 A JP H02237154A JP 1058763 A JP1058763 A JP 1058763A JP 5876389 A JP5876389 A JP 5876389A JP H02237154 A JPH02237154 A JP H02237154A
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light
cdhgte
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conductivity type
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Yoshihiro Hisa
義浩 久
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はアレイ状の受光部を持つ背面入射型の光検知
装置に関し、特にその各画素のクロストークの防止に関
するものである。
〔従来の技術］ 第４図は例えば特開昭６３−４３３６６号公報に示され
た従来の光検知装置を示す断面図であり、図において、
１はＣｄＴｅ基板、２はｐ型のＣｄＨｇＴｅ層、３ａ，
３ｂはｎ型ＣｄＨｇＴｅ部で、受光部となる。４は光吸
収層である。
次に動作について説明する。
まず、アレイ状の受光部を持つ背面入射型の光検知装置
の問題点の一つであるクロストークにっいて説明する。
第５図は、第４図の光検知装置から光吸収層４を取り除
いた場合を示す図である。
まずＣｄＴｅ基板１側から入射した赤外光は、ｐ−　Ｃ
　ｄ　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅ　Ｎ　２で吸収され、キャリア５
を発生する。このキャリア５がｎ−ＣｄＨｇＴｅ部３ａ
，３ｂ付近のｐｎ接合部に到達すると光電流となり、光
を検知できる。しかしながら、図のように隣接した画素
間に入射した光によって発生したキャリア５は、画素を
高密度に構成すればする程、キャリアの拡散長さが画素
ピッチに比”して長くなり、ｎ−ＣｄＨｇＴｅ部３ａ，
３ｂのいずれの画素にも到達可能となり、クロストーク
が生じる。
従来例では、光吸収層４を設けたことにより画素間へ光
が入射廿ず、よって画素間ではキャリアは生じない． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような従来の光検知装置で画素をさらに高密度化
すると、第６図に示すように、たとえ赤外線吸収Ｎ４を
設けていても、ｎ−ＣｄＨｇＴｅ部３ａの画素付近で発
生したキャリア５が３ｂの画素まで拡敗し、クロストー
クが生じ、画像分解能が悪くなるという問題点があった
。
この発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので、入射光により発生したキャリア
が隣の画素へ拡散するのを完全に防止することのできる
光検知装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る光検知装置は、半絶縁性基板表面に所要
間隔を隔てて設けられた光吸収層と、該基板上に形成さ
れ該光吸収層を覆う半絶縁性層と、該半絶縁性眉の上に
設けられた第１導電型の半導体層と、該第１導電型の半
導体層の、上記光吸収層間の部分に形成され、かつ上記
第１導電型の半導体層の表面から上記半絶縁性層にまで
到達する第２導電型の半導体部とを備えるようにしたも
のである． また、この発明に係る光検知装１は、半絶縁性基板表面
に所要間隔を隔てて設けられた絶縁性の光吸収層と、該
基板上に形成され該絶縁性の光吸収層を覆う第１導電型
の半導体層と、該第１導電型の半導体層の、上記絶縁性
の光吸収層間の部分に形成されかつ上記第１導電型の半
導体層の表面から上記基板にまで到達する第２導電型の
半導体部とを備えるようにしたものである。
〔作用〕
この発明における光検知装置では、装置裏面から入射し
た光のうち光吸収層に達した光はそこで吸収され、それ
以外の光は半導体層へ到達し、半導体層内で吸収されキ
ャリアを生成する。キャリアのうちｐｎ接合部分に到達
したものは、光電流となり検知できる．受光部となるｐ
ｎ接合は半導体層表面から絶縁層まで到達しているので
、キャリアのすべてがこのｐｎ接合へ到達するか再結合
するかのいづれかで隣接した画素へは到達せず、よって
クロストークは生じない。
また、光吸収層に絶縁性のものを用いると、光吸収層と
半導体層の間に絶縁層を形成しなくても上記と同様の作
用を得ることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、第２
図はその斜視断面図である。図において、１〜４は第４
図の従来の装置と同一の機能を有するものであり、６は
ＣｄＴｅ絶緑層である。本実施例では、ｐ型ＣｄＨｇＴ
ｅ層２とＨｇＴｅ光吸収層４及びＣｄＴｅ基板１の間に
ＣｄＴｅｔＰ！．縁層６を設け、ｎ型ＣｄＨｇＴｅ部３
が該絶縁層６まで到達している。
次に、作用効果について説明する。
半絶縁性基板１側、すなわち装置裏面より入射した光の
うちＨｇＴｅ光吸収層４に達した光はそこで吸収され、
それ以外の部分に入射した光はｎ型ＣｄＨｇＴｅ部３で
吸収されキャリアを生成する．そのキャリアはｎ型Ｃｄ
ＨｇＴｅ部３とｐ型ＣｄＨｇＴｅ層２の間のｐｎ接合部
で光電流となるか、あるいは再結合して消滅するかのい
ずれかであるので、隣接した画素、すなわち隣のｎ型Ｃ
ｄＨｇＴｅ部へは到達せず、よってキャリアのクロスト
ークは生じない。
また、ＣｄＴｅ絶緑層６とその上のＣｄＨｇＴｅＮ２及
びＣｄＨｇＴｅ部３とは格子定数がよ《一致するため、
それらの眉間での格子不整に起因する装置特性の悪化は
非常に少ない。
さらに、受光部３はｎ型であり、ＣＣＤ等の電荷転送装
置へ結合する場合は、フォトダイオードからＣＯＤへの
電荷注入型となるため、その結合方法は容易になる． 次に、上記光検知装置の製造方法について説明する． まずＣｄＴｅ基板ｌの上に有機金属気相成長法（以下Ｍ
ＯＣＶＤ法と記す）または分子線気相成長法（以下ＭＢ
Ｅ法と記す）によりＨｇＴｅｔ−約ＬＯｕｍの厚さに形
成する．その後バターニングによりＨｇＴｅ光吸収層４
を形成し、さらにその上に再びＭＯＣＶＤ法またはＭＢ
Ｅ法によりＣｄＴ　ｅ　ｌＩＡｔＡＮ　６を約１０μｍ
の厚さで形成する。
Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅ光吸収層４は半金属で光の吸収係数が非
常に大きい．逆にｃａ’ｒｅ絶緑層６は禁制帯幅が太き
《光、特に赤外線を良好に透過する．二のＨｇＴｅ光吸
収層４及びｃ　ａ　Ｔ　ｅ　絶縁Ｎ６はＭＯＣＶＤ法ま
たはＭＢＥ法で容易に形成できる。
しかしながら、ＭＯＣＶ［）法やＭＢＥ法に比べて安価
な液相成長法（以下ＬＰＥ法と記す）ではＣｄＴｅ絶緑
Ｎ６は容易には形成できない．これは、ＬＰＥ法ではＣ
ｄＴｅ絶縁層６成長時の温度を高くしなければならず、
そのため融点の低いＨｇＴｅ光吸収層４が混ざりあって
しまうためである． 次に、本発明の構成の特徴といえるｎ型Ｃ　ｄ　ＨｇＴ
ｅ部３の形成方法を説明する。まず、上記のように構成
したＣｄＴｅｌ板１上にＭＯＣＶＤ法またはＬＰＥ法に
よりＣ　ｄ　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅ　Ｎを形成し、ごく微量の
Ｉｎを加えるとｎ型を示すようになる．これを加熱する
ことによってＨｇが抜け、Ｈｇの空孔はｐ型となり、ｐ
型ＣｄＨｇＴｅＪｉ２が形成される．その後部分的にＨ
ｇを拡散してゆ《と、Ｈｇが拡散した部分はもとのｎ型
を示すようになり、ｎ型ＣｄＨｇＴｅ部３が形成される
．また、ＣｄＨｇＴｅｆ／ｉに銀や銅等のｐ型のドーバ
ントを加え、ｐ型ＣｄＨｇＴｅ層２を形成し、その後部
分的にＩｎ等のｎ型のドーバントを入れ、ｎ型ＣｄＨｇ
Ｔｅ部３を形成してもよい． このように、半導体層にＣｄＨｇＴｅを用い、赤外線、
特に１０μｍ付近の波長のものを検知するとすれば、光
の吸収係数を考えて半導体層の厚みは少なくとも１０μ
ｍ以上は必要である。通常よく用いられるボロン（Ｂ）
のイオン注入法では１０μｍと深いｎ％ｌ域は形成不可
能であるが、上記のようにＨｇもしくはＩｎ拡散法で拡
散条件を最適化すれば容易に深い拡散を得ることができ
る．このｎ型領域の形成方法は、半導体層がＣ　ｄ　Ｈ
　ｇＴｅ以外の場合でも拡散方法さえ最適化すれば容易
に実現できる． なお、上記実施例では絶縁Ｎ６にＣｄＴｅを用いたが、
ＣｄウＨｇ＋−ヨＴｅでその禁制帯幅がＥ１≧１ｅＶ（
ｘ≧０．７）のものでもよく、またｃｄ　６．？　Ｚ　
ｎ　ｏ．Ｚ　Ｔ　ｅでもよい。これらの場合、受光部３
を有するＣ　ｄ　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅ　Ｊｌｉ　２と絶縁層
の格子定数がさらに−・致ずるので、装置特性の向上を
図ることができる． さて、上記実施例では光吸収層４にＨｇＴｅ等の導電性
の材料を用いるため、絶縁層６を設けなければならない
が、第３図に示す本発明の第２の実施例のように、光吸
収層４にポリシリコン等の絶縁性の材料を用いると、絶
縁層６がなくても同様の効果を得ることができる．この
光吸収層４は薫着法、スバソタ法、またはＣＶＤ法によ
り容易に形成でき、高価なＭＯＣＶＤ法を用いなくとも
よい．また、ｐ型ＣｄＨｇＴｓＪｉ２をＬＰＥ法により
形成すれば、容易に光吸収７１４を覆うことができる．
このｐ型Ｃ　ｄ　Ｈ　ｇ　Ｔ　ｅ　７８１　２はＭＯＣ
ＶＤ法、ＭＢＥ法等でも形成可能である． この第２の実施例による構成では、光吸収層４とその上
のＣｄＨｇＴｅ層の材質が全く異なるため、界面付近で
の界面準位に起因するノイズの発生が考えられる。これ
に対しては、たとえば光吸収層４付近のＣｄＨｇＴｅ層
の禁制帯幅を他の部分より大きくすればよく、これによ
りノイズを禁制帯幅の大きさに反比例して小さくできる
こと各Ｊ理論的に証明できる。
なお、上記第１及び第２の実施例では基板１にＣｄＴｅ
を、光吸収層４にＨｇＴｅを、受光部３を有する半導体
層２にＣｄＨｇＴｅを用いたが、基板材料はサファイヤ
、ＧａＡｓ等、光吸収層４はＣｄＨｇＴｅ，半導体Ｎ２
はＺｎＨｇＴｅ，ＰｂＳｎＴｅ等でもよい。
また、上記第１及び第２の実施例では光を検知する場合
について述べたが、本発明は可視光、赤外線，紫外線、
放射線の検出にも利用゛できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る光検知装置は、半絶縁性
基板上に所要間隔を隔てて設けられた光吸収層を半絶縁
層で覆い、その上に半導体層を形成し、光電変換部を該
半導体層表面から該半絶縁層まで到達するようにしたの
で、入射光により発生したキャリャが隣の画素へ拡散す
るのを完全に防止でき、クロストークのない高分解能の
画像を得られる効果がある。
また、光吸収層に絶縁性のものを用いれば、製作が容易
でかつ安価にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１の実施例による光検知装置を示
す断面図、第２図はその斜視断面図、第３図はこの発明
の第２の実施例による光検知装置を示す断面図、第４図
は従来の光検知装置を示す断面図、第５図，第６図は従
来の問題点を説明するための断面図である。 図において、１はＣｄＴｅ基板、２はｐ型ＣｄＨｇＴｅ
ｉｉ、３．３ａ，３ｂはｎ型ＣｄＨｇＴｅ部、４は光吸
収層、５はキャリア、６はＣ　ｄ　Ｔ　ｅ絶縁層である
。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）背面入射型光検知装置において、 半絶縁性基板表面に所要間隔を隔てて設けられた光吸収
    層と、 上記半絶縁性基板上に形成され、上記光吸収層を覆う半
    絶縁性層と、 該半絶縁性層の上に設けられた第１導電型の半導体層と
    、 該第１導電型の半導体層の、上記光吸収層間の部分に形
    成され、かつ上記第１導電型の半導体層の表面から上記
    半絶縁性層まで到達する第２導電型の半導体部とを有す
    ることを特徴とする光検知装置。
  2. （２）背面入射型光検知装置において、 半絶縁性基板表面に所要間隔を隔てて設けられた絶縁性
    の光吸収層と、 上記半絶縁性基板上に形成され、上記絶縁性の光吸収層
    を覆う第１導電型の半導体層と、 該第１導電型の半導体層の、上記絶縁性の光吸収層間の
    部分に形成され、かつ上記第１導電型の半導体層の表面
    から上記半絶縁性基板まで到達する第２導電型の半導体
    部とを有することを特徴とする光検知装置。
JP1058763A 1989-03-10 1989-03-10 光検知装置 Pending JPH02237154A (ja)

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