JPH03183170A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH03183170A JPH03183170A JP1322831A JP32283189A JPH03183170A JP H03183170 A JPH03183170 A JP H03183170A JP 1322831 A JP1322831 A JP 1322831A JP 32283189 A JP32283189 A JP 32283189A JP H03183170 A JPH03183170 A JP H03183170A
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- semiconductor device
- carriers
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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〕
表面入射型の多素子構造の半導体装置に関し、画素間の
クロストークを防止し、半導体素子間に入射する赤外線
の迷光の発生を防止し、空間分解能の向上した半導体装
置を目的とし、基板上にｉｇ、−、Ｃｄ、 Ｔｅ結晶、
Ｈｇ１−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶、およびｌ！ｇ＋−ＸＣ
ｄ）＋ Ｔｅ結晶を、この順に、かつｙ ＞Ｘ〉２の関
係となるようにして積層して設け、前記Ｈｇ＋−８Ｃｄ
ｘ Ｔｅ結晶の所定領域に該結晶と逆導電型の不純物原
子を導入して構成する。
クロストークを防止し、半導体素子間に入射する赤外線
の迷光の発生を防止し、空間分解能の向上した半導体装
置を目的とし、基板上にｉｇ、−、Ｃｄ、 Ｔｅ結晶、
Ｈｇ１−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶、およびｌ！ｇ＋−ＸＣ
ｄ）＋ Ｔｅ結晶を、この順に、かつｙ ＞Ｘ〉２の関
係となるようにして積層して設け、前記Ｈｇ＋−８Ｃｄ
ｘ Ｔｅ結晶の所定領域に該結晶と逆導電型の不純物原
子を導入して構成する。
本発明は半導体装置に係り、特に迷光の発生を防止した
高空間分解能の表面入射型の半導体装置に関する。
高空間分解能の表面入射型の半導体装置に関する。
カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）のような化合物半導体基
板上にエネルギーバンドギャップの狭い水銀、カドミウ
ム、およびテルル（Ｈｇ＋−ｘ ｃｄＸＴｅ）よりなる
化合物半導体結晶をエピタキシャル成長し、該”ｇｌ−
ｘ ＣｄＰ Ｔｅ結晶に該結晶と逆導電型の不純物原子
を島状領域に導入して多素子の表面入射型の半導体装置
が形成されている。
板上にエネルギーバンドギャップの狭い水銀、カドミウ
ム、およびテルル（Ｈｇ＋−ｘ ｃｄＸＴｅ）よりなる
化合物半導体結晶をエピタキシャル成長し、該”ｇｌ−
ｘ ＣｄＰ Ｔｅ結晶に該結晶と逆導電型の不純物原子
を島状領域に導入して多素子の表面入射型の半導体装置
が形成されている。
従来の半導体装置の構造は第３図に示すように、ＣｄＴ
ｅ基板Ｉ基板見上、或いは液相エピタキシャル威長方法
によりＰ型（７）Ｈｇ＋−ｘ ＣｄＸ Ｔｅ結晶２を１
０〜２０μｍの厚さに形成した後、該Ｈｇ、□Ｃｄ、
Ｔｅの所定領域にＮ型の不純物のボロン（Ｂ）原子をイ
オン注入してＮ型層３を形成して多素子の半導体素子４
を形成する。
ｅ基板Ｉ基板見上、或いは液相エピタキシャル威長方法
によりＰ型（７）Ｈｇ＋−ｘ ＣｄＸ Ｔｅ結晶２を１
０〜２０μｍの厚さに形成した後、該Ｈｇ、□Ｃｄ、
Ｔｅの所定領域にＮ型の不純物のボロン（Ｂ）原子をイ
オン注入してＮ型層３を形成して多素子の半導体素子４
を形成する。
そしてこの半導体素子を接着剤５を用いて銅より成る冷
却ステージ６に貼りつけ、これら素子および該ステージ
を真空容器内に封入し、該ステージを冷却装置を用いて
液体窒素温度に冷却して使用している。
却ステージ６に貼りつけ、これら素子および該ステージ
を真空容器内に封入し、該ステージを冷却装置を用いて
液体窒素温度に冷却して使用している。
このような半導体装置を用いて、物体より放射された赤
外線を検知する場合、矢印へ方向より赤外線を入射する
と該半導体装置の各素子が該赤外線を検知し、赤外線の
量に応した電気信号を出力し、この電気信号を更に信号
処理装置を用いて処理すると赤外線を放射した物体の熱
分布映像を得ることができる。
外線を検知する場合、矢印へ方向より赤外線を入射する
と該半導体装置の各素子が該赤外線を検知し、赤外線の
量に応した電気信号を出力し、この電気信号を更に信号
処理装置を用いて処理すると赤外線を放射した物体の熱
分布映像を得ることができる。
第４図は半導体装置を構成するＨｇｔ−ｘ Ｃｄｘ Ｔ
ｅ結晶に於ける赤外線の吸収率（入射赤外線が光電変換
されてキャリアとなる割合）と、入射赤外線の波長との
関係図で縦軸は吸収率を示し、横軸は入射赤外線の波長
を示す。
ｅ結晶に於ける赤外線の吸収率（入射赤外線が光電変換
されてキャリアとなる割合）と、入射赤外線の波長との
関係図で縦軸は吸収率を示し、横軸は入射赤外線の波長
を示す。
第３図に示すように、矢印Ｂのように基板の斜め方向よ
り赤外線が入射し、その斜め方向より入射した赤外線の
波長が該半導体素子のカットオフ波長に近い波長である
と、その波長の赤外線は該半導体素子を形成するＨｇｔ
−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶２に対する吸収率が低いので殆ど
吸収されずに該結晶を透過し、更にＣｄＴｅ基板１をも
透過して、該ＣｄＴｅ基板１と冷却ステージ６との境界
面で反射し、この反射光が再びＣｄＴｅ基板１およびＨ
ｇｔ−ｘ ｃａＸＴｅ結晶２を透過して半導体素子４に
裏側より導入されて電気信号を発生し、前記Ａ方向より
入射された赤外線で得られた電気信号とクロストークを
発生する問題がある。
り赤外線が入射し、その斜め方向より入射した赤外線の
波長が該半導体素子のカットオフ波長に近い波長である
と、その波長の赤外線は該半導体素子を形成するＨｇｔ
−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶２に対する吸収率が低いので殆ど
吸収されずに該結晶を透過し、更にＣｄＴｅ基板１をも
透過して、該ＣｄＴｅ基板１と冷却ステージ６との境界
面で反射し、この反射光が再びＣｄＴｅ基板１およびＨ
ｇｔ−ｘ ｃａＸＴｅ結晶２を透過して半導体素子４に
裏側より導入されて電気信号を発生し、前記Ａ方向より
入射された赤外線で得られた電気信号とクロストークを
発生する問題がある。
そのため、上記矢印Ｂのように基板に対して斜め方向に
入射された赤外線は迷光となり、従来の半導体装置では
、空間分解の高い、高解像度の半導体装置が得られない
問題点を生じる。
入射された赤外線は迷光となり、従来の半導体装置では
、空間分解の高い、高解像度の半導体装置が得られない
問題点を生じる。
本発明は上記した問題点を解決し、表面入射型の高分解
能の多素子型半導体装置の提供を目的とする。
能の多素子型半導体装置の提供を目的とする。
上記目的を達成する本発明の半導体装置は、第１図に示
すように基板ｌｌ上に第１層のＨｇｔ−、Ｃｄ。
すように基板ｌｌ上に第１層のＨｇｔ−、Ｃｄ。
Ｔｅ結晶１２、第２層のＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶
１３および第３層のＨｇ１−ＸＣｄ、 Ｔｅ結晶１４を
、この順で、かつｙ〉χ〉２の関係となるようにしてＭ
ｉ層して設け、前記ｌ！ｇｔ−ｘ Ｃｄ、 Ｔｅ結晶１
４の所定領域に該結晶と逆導電型の不純物原子を導入し
て構成する。
１３および第３層のＨｇ１−ＸＣｄ、 Ｔｅ結晶１４を
、この順で、かつｙ〉χ〉２の関係となるようにしてＭ
ｉ層して設け、前記ｌ！ｇｔ−ｘ Ｃｄ、 Ｔｅ結晶１
４の所定領域に該結晶と逆導電型の不純物原子を導入し
て構成する。
本発明に於けるように、第１図に示すようにＣｄＴｅ基
板上にｌＩｇ＋−ｚ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶、ｌ１ｇ＋−ｙ
Ｃｄｙ Ｔｅ結晶およびＨｇｔ−＊ Ｃｄｘ Ｔｅ結
晶を、ｙ ＞Ｘ ＞ｚの関係となるようにして積層して
設け、前記Ｅ１ｇ＋−ｘ Ｃｄｇ Ｔｅ結晶の所定領域
に該結晶と逆導電型の不純物原子を導入して多素子の表
面入射型の半導体装置を形成する。
板上にｌＩｇ＋−ｚ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶、ｌ１ｇ＋−ｙ
Ｃｄｙ Ｔｅ結晶およびＨｇｔ−＊ Ｃｄｘ Ｔｅ結
晶を、ｙ ＞Ｘ ＞ｚの関係となるようにして積層して
設け、前記Ｅ１ｇ＋−ｘ Ｃｄｇ Ｔｅ結晶の所定領域
に該結晶と逆導電型の不純物原子を導入して多素子の表
面入射型の半導体装置を形成する。
第２図はＨｇｔ−ｗ Ｃｄ、 Ｔｅの結晶のＸ （Ｘ＝
Ｘ＋Ｌ２）値と、該結晶の吸収率とカットオフ波長との
関係図である。
Ｘ＋Ｌ２）値と、該結晶の吸収率とカットオフ波長との
関係図である。
前記第１図に示すようにＨｇｔ−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶１
４で形成された半導体素子】６のカットオフ波長に近い
波長の赤外線が斜め入射した場合、下層のＨｇ１−ｙＣ
ｄ、 Ｔｅ結晶１３を透過して最下層のＨｇ１−＊ Ｃ
ｄｓ↑ｅ結晶１２に到達して該結晶内で殆ど吸収されて
光電変換されてキャリアとなる。
４で形成された半導体素子】６のカットオフ波長に近い
波長の赤外線が斜め入射した場合、下層のＨｇ１−ｙＣ
ｄ、 Ｔｅ結晶１３を透過して最下層のＨｇ１−＊ Ｃ
ｄｓ↑ｅ結晶１２に到達して該結晶内で殆ど吸収されて
光電変換されてキャリアとなる。
そして最下層のＨｇｔ−ｚ Ｃｄ４ Ｔｅ結晶１２で形
成されたキャリアはその上層のＨｇｔ−ｙ ｃｄ、 Ｔ
ｅ結晶１３に移動しようとしても、該Ｈｇ＋−ｙ Ｃｄ
ｙ Ｔｅ結晶がその下のＨｇｔ−＊ Ｃｄｇ Ｔｅ結晶
よりエネルギーバンドギャップが大であるため殆ど移動
できず、Ｈｇｔ−ｇ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶１２内で殆ど再
結合して消滅する。
成されたキャリアはその上層のＨｇｔ−ｙ ｃｄ、 Ｔ
ｅ結晶１３に移動しようとしても、該Ｈｇ＋−ｙ Ｃｄ
ｙ Ｔｅ結晶がその下のＨｇｔ−＊ Ｃｄｇ Ｔｅ結晶
よりエネルギーバンドギャップが大であるため殆ど移動
できず、Ｈｇｔ−ｇ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶１２内で殆ど再
結合して消滅する。
そのため、基板の斜め方向より入射された赤外線が光電
変換されたキャリアが半導体素子の裏面側より導入され
ることが無くなるので、高分解能で高解像度の半導体装
置が得られる。
変換されたキャリアが半導体素子の裏面側より導入され
ることが無くなるので、高分解能で高解像度の半導体装
置が得られる。
〔実 施 例］
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の半導体装置の構造を示す模式的断面図
である。
である。
図示するようにＣｄＴｅ基板１１上に気相エピタキシャ
ル成長方法を用いて第１層の”ｇ＋−ｚ Ｃ（１＋ Ｔ
ｅ結晶１２、第２層のＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶１
３、および第３層のｔ（ｇｌ−ＸＣｄＸＴｅ結晶１４が
、それぞれ約１０〜１５ｚ１ｍの厚さで積層形成されて
いる。これらの結晶はｙ＞Ｘ ＞２の関係を有するよう
に形成され、例えばｙ ＝０．３、ｘ −０，２、ｚ
＝０．１７とする。
ル成長方法を用いて第１層の”ｇ＋−ｚ Ｃ（１＋ Ｔ
ｅ結晶１２、第２層のＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶１
３、および第３層のｔ（ｇｌ−ＸＣｄＸＴｅ結晶１４が
、それぞれ約１０〜１５ｚ１ｍの厚さで積層形成されて
いる。これらの結晶はｙ＞Ｘ ＞２の関係を有するよう
に形成され、例えばｙ ＝０．３、ｘ −０，２、ｚ
＝０．１７とする。
このようにすると第２図の曲線２１に示すように、Ｅ記
第１層のＨｇｔ−ｚ Ｃｄｉ Ｔｅ結晶１２はカットオ
フ波長が５０〜６０μｍであり、第２図の１１ｈ線２２
に示すように、第２層のＦ１ｇ＋−ｙ ｃａ、 Ｔｅ結
晶１３はカットオフ波長が５μｍであり、第２図の曲線
２３に示すように、第３層のＨｇｔ−＋＋ ｃａ、 Ｔ
ｅ結晶１４はカットオフ波長が１０μｍであり、この第
３層の’ｇ＋−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶１４にＰ−Ｎ接合部
１５を形成して半導体素子１６を形成し、ＣｄＴｅ基板
を接着剤１７で冷却ステージ１８に固着して半導体装置
とする。
第１層のＨｇｔ−ｚ Ｃｄｉ Ｔｅ結晶１２はカットオ
フ波長が５０〜６０μｍであり、第２図の１１ｈ線２２
に示すように、第２層のＦ１ｇ＋−ｙ ｃａ、 Ｔｅ結
晶１３はカットオフ波長が５μｍであり、第２図の曲線
２３に示すように、第３層のＨｇｔ−＋＋ ｃａ、 Ｔ
ｅ結晶１４はカットオフ波長が１０μｍであり、この第
３層の’ｇ＋−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶１４にＰ−Ｎ接合部
１５を形成して半導体素子１６を形成し、ＣｄＴｅ基板
を接着剤１７で冷却ステージ１８に固着して半導体装置
とする。
このような半導体装置上より斜め方向により赤外線が入
射した場合、カットオフ波長の１０μｍ以下の波長の光
は該半導体素子を形成している第３層のＦ１ｇｔ□Ｃｄ
、 Ｔｅ結晶１４に殆ど吸収される。
射した場合、カットオフ波長の１０μｍ以下の波長の光
は該半導体素子を形成している第３層のＦ１ｇｔ□Ｃｄ
、 Ｔｅ結晶１４に殆ど吸収される。
そしてカットオフ波長１０μｍの近傍より長波長の光は
、第３層のＨｇ＋□ＣｄＸＴｅ結晶１４を透過し、更に
第２層のＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶１３を透過して
第１層のＨｇｔ−ｇ Ｃｄ１ＩＴｅ１２に到達し、この
結晶内で光電変換されてキャリアとなる。そしてこの第
１層のＨｇｔ−＊ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶１２で光電変換さ
れたキャリアが上方の第２層のｔ１ｇ＋−ｙ Ｃｄｙ
Ｔｅ結晶１３を通過して半導体素子１６の方向へ裏側よ
り移動しようとしても、第２ＮのＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ
Ｔｅ結晶１３が、第３層のＨｇｔ−ｇＣｄ、 Ｔｅ結晶
１２よりもエネルギーバンドギャップが大であるために
移動し難く、殆ど第１層のＨｇＣｄ、 Ｔｅ結晶１２内
で再結合されて消滅する。
、第３層のＨｇ＋□ＣｄＸＴｅ結晶１４を透過し、更に
第２層のＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶１３を透過して
第１層のＨｇｔ−ｇ Ｃｄ１ＩＴｅ１２に到達し、この
結晶内で光電変換されてキャリアとなる。そしてこの第
１層のＨｇｔ−＊ Ｃｄｓ Ｔｅ結晶１２で光電変換さ
れたキャリアが上方の第２層のｔ１ｇ＋−ｙ Ｃｄｙ
Ｔｅ結晶１３を通過して半導体素子１６の方向へ裏側よ
り移動しようとしても、第２ＮのＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ
Ｔｅ結晶１３が、第３層のＨｇｔ−ｇＣｄ、 Ｔｅ結晶
１２よりもエネルギーバンドギャップが大であるために
移動し難く、殆ど第１層のＨｇＣｄ、 Ｔｅ結晶１２内
で再結合されて消滅する。
そのため、該半導体装置の斜め方向より入射して光電変
換されたキャリアは、最下層の第１層のｆ１ｇ＋−ｇ
Ｃｄ、 Ｔｅ結晶内で消滅するため、半導体素子の裏面
側より再入射することがなくなり、クロストークの発生
しない高空間分解能の半導体装置が得られる。
換されたキャリアは、最下層の第１層のｆ１ｇ＋−ｇ
Ｃｄ、 Ｔｅ結晶内で消滅するため、半導体素子の裏面
側より再入射することがなくなり、クロストークの発生
しない高空間分解能の半導体装置が得られる。
以−ｈの説明から明らかなように本発明によれば、基板
表面に対して斜め方向より入射した赤外線がＣｄＴｅ基
板と冷却ステージとの境界面で反射して検知素子の裏側
より再入射することが無くなるのでクロストークの発生
しない高空間分解能を有する表面入射型の多素子型半導
体装置が得られる効果がある。
表面に対して斜め方向より入射した赤外線がＣｄＴｅ基
板と冷却ステージとの境界面で反射して検知素子の裏側
より再入射することが無くなるのでクロストークの発生
しない高空間分解能を有する表面入射型の多素子型半導
体装置が得られる効果がある。
第１図は本発明の装置の模式的断面図、第２図はＨ１’
ｕ−＋ｃ Ｃｄｘ Ｔｅのｘ （ｘ＝ｘ、ｙ＋ｚ）値と
吸収率の関係図、 第３図は従来の半導体装置の模式的断面図、第４図はカ
ットオフ波長と吸収率の関係図である。 図において、 １１はＣｄＴｅ基板、１２はＨｇｔ−ｉ ｃｄ、 Ｔｅ
結晶、１３ムよＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶、１４は
Ｈｇ、−ＸＣｄＸＴｅ結晶、１５ＧよＰＮ接合部、１６
は半導体素子、２１．２２．２３はＨｇｔ−ｘＣｄ、
ＴｅのＸ値（ｘ＝ｘ＋ｙ＋ｚ）と吸収率との関係曲線を
示す。 第１図 這長−） −ｇ＋−ｘＣｄｘＴｅのＸ値ヒリ国又拳′の圃イ糸、じ
蟲第２図
ｕ−＋ｃ Ｃｄｘ Ｔｅのｘ （ｘ＝ｘ、ｙ＋ｚ）値と
吸収率の関係図、 第３図は従来の半導体装置の模式的断面図、第４図はカ
ットオフ波長と吸収率の関係図である。 図において、 １１はＣｄＴｅ基板、１２はＨｇｔ−ｉ ｃｄ、 Ｔｅ
結晶、１３ムよＨｇｔ−ｙ Ｃｄｙ Ｔｅ結晶、１４は
Ｈｇ、−ＸＣｄＸＴｅ結晶、１５ＧよＰＮ接合部、１６
は半導体素子、２１．２２．２３はＨｇｔ−ｘＣｄ、
ＴｅのＸ値（ｘ＝ｘ＋ｙ＋ｚ）と吸収率との関係曲線を
示す。 第１図 這長−） −ｇ＋−ｘＣｄｘＴｅのＸ値ヒリ国又拳′の圃イ糸、じ
蟲第２図
Claims (1)
- 基板（１１）上にＨｇ＿１＿−＿ｚＣｄ＿ｚＴｅ結晶（
１２）、Ｈｇ＿１＿−＿ｙＣｄ＿ｙＴｅ結晶（１３）お
よびＨｇ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅ結晶（１４）を、こ
の順で、かつｙ＞ｘ＞ｚの関係となるようにして積層し
て設け、前記Ｈｇ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅ結晶の所定
領域に該結晶と逆導電型の不純物原子を導入したことを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1322831A JPH03183170A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1322831A JPH03183170A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183170A true JPH03183170A (ja) | 1991-08-09 |
Family
ID=18148093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1322831A Pending JPH03183170A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03183170A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5602414A (en) * | 1993-06-18 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector having active regions and isolating regions formed of CdHgTe |
-
1989
- 1989-12-12 JP JP1322831A patent/JPH03183170A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5602414A (en) * | 1993-06-18 | 1997-02-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector having active regions and isolating regions formed of CdHgTe |
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