JPH0712089B2 - 赤外線センサ及び同赤外線センサを含む赤外線カメラ - Google Patents

赤外線センサ及び同赤外線センサを含む赤外線カメラ

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JPH0712089B2 JP63070808A JP7080888A JPH0712089B2 JP H0712089 B2 JPH0712089 B2 JP H0712089B2 JP 63070808 A JP63070808 A JP 63070808A JP 7080888 A JP7080888 A JP 7080888A JP H0712089 B2 JPH0712089 B2 JP H0712089B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は５μｍ以上の長波長の赤外線を感知することが
できるシヨツトキー接合型赤外線センサ及びこの赤外線
センサを赤外光センサ部に使用した赤外線カメラに関す
る。
（従来の技術とその問題点） 赤外線センサには赤外線の照射による温度上昇を利用し
た焦電形とフオトンによる電子遷移を利用を利用した量
子形とがある。量子形には、HgCdTeのようなバンドギヤ
ツプが0.2〜0.3eVの真性半導体の光伝導を使うものと、
Pt-p形Si等の障壁の高さが低いシヨツトキー接合の光電
効果を用いるものとがある。一方可視光のイメージセン
サとしては、すでにSiのCCDが実用化されている。それ
ゆえ、赤外線センサも、CCDと組合わせることにより赤
外線イメージセンサを実現することが望まれている。
焦電形赤外センサは応答速度が遅いため赤外線イメージ
センサを構成するための用途には適さない。HgCdTe等の
真性半導体は感度が良く、バンドギヤツプを変えること
による波長感度の融通性の点においてもすぐれている
が、CCDイメージセンサを構成するためのCCDその他の素
子との整合性が良くない。
量子形赤外線センサのCCDイメージセンサ（カメラ）に
体する整合性に関しては、Pt-p形Si又はPtSi-p形Siのシ
ヨツトキー障壁を用いた赤外線センサが最もすぐれてい
る。第３図は、このPtSi-p形Siシヨツトキー接合のエネ
ルギーバンド図を示したものである。PtSi-p形Siの障壁
の高さφＢは約0.23eVであり、これは物質で決まる定数
である。そのため赤外線に対する光電感度は、約５μｍ
が限界である。
最近Ptの代りにIrを用いると、IrSi-p形Siの障壁の高さ
φＢが約0.17eVまで下がり、第４図に示すように赤外線
に対する光電感度も約７μｍまで延びたことが報告され
ている（N.Yutani et al.,Technical Digest of Int.El
ectron Device Meeting,1987 p. 124-127）。しかし、
これも物質で決まる定数であつて、これ以上の改善は望
めない。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の従来の技術における問題点を克服する
ことを目的とする。そのために、本発明は、CCDと組合
せた赤外線イメージセンサの構成素子としてCCDその他
の構成素子との整合性がよいシヨツトキー障壁型赤外線
センサであつて、赤外線に対する光電感度の限界波長を
決める障壁の高さを更に低くし、より長波長まで有効な
光電感度を有する赤外線センサを提供せんとするもので
ある。
そのため、本発明は、金属・半導体整流性接触を用いた
赤外線センサであつて、半導体としてｐ形Si基板上にエ
ピタキシャル生長させたｐ形Si1-xGexエピタキシャル結
晶層を用い、その上に、PtとSiとの合金、もしくはIrと
Siとの合金を用いて金属膜を形成した構成の赤外線セン
サと、この赤外線センサを赤外光感光部に含んだ赤外線
カメラとを提供する。
（作用） 本発明によるシヨツトキー接合形赤外線センサにおいて
はSi基板上にSiとGeとの結晶層をエピタキシヤル成長さ
せ、Geを混入することによる禁制帯幅の減少と、それに
伴うシヨツトキー接合の障壁の高さの減少とを利用し
て、有効な光電感度のある赤外線の波長を従来のPt-p形
Siシヨツトキー接合より長波長にする。
Si基板上のSi1-xGexエピタキシャル結晶層は、ひづみの
効果がある場合とない場合とについて、それらの禁制帯
幅（バンドギヤツプ）は、第５図に示すように、Geの組
成比ｘの増大と共に減少する。第６図は、Si1-xGexエピ
タキシャル結晶層がSi基板上においてエピタキシヤルひ
ずみ成長をするときの層厚とGeの組成比ｘとの関係を示
している。特に、その中の第６図（ｂ）に示すように、
Geの格子定数（Siより大きい値を有する）がSi基板のそ
れと一致しているような薄いGexSi1-xのエピタキシャル
生長層においては、第５図のグラフの中に示された最下
の曲線からわるように、Geの組成比ｘが0.3程度になる
ことによつて、バンドギツヤプも0.3eV程度減少する。
したがつて、この半分が価電子帯のエネルギーの上昇に
寄与するならば、ｐ形Ge0.3Si0.7に対するシヨツトキー
障壁の高さは、ｐ形Siに対するシヨツトキー障壁の高さ
より0.15eV程度減少することが期待できる。
第１図は、ｐ＋形Si基板上にまずｐ形Siをエピタキシヤ
ル成長させ、更にその上に設けたｐ形Si1-xGexエピタキ
シャル結晶層の中におけるGeの組成比を徐々に増加させ
て最終的にはｐ形Ge0.3Si0.7のエピタキシャル結晶層を
形成し、その上にシヨツトキー接合を設けた構成につい
てエネルギーバンド図を示したものである。
（実施例） 分子線エピタキシヤル成長装置を用いて、第１図に示し
たように、キヤリヤ濃度＝８×1018cm-3のｐ＋形Si基板
上に、まず、キヤリヤ濃度＝３×1017cm-3のｐ形Si層
（層厚＝500Å）を成長させた。それに続いて、キヤリ
ヤ濃度＝７×1017cm-3のｐ形GexSi1-xの結晶層をエピタ
キシヤル成長させ、その成長層厚1500Åの間でGeの組成
比ｘを０から0.3まで増加させた。更に、その上にキヤ
リヤ濃度＝７×1017cm-3のｐ形Ge0.3Si0.7のエピタキシ
ヤル結晶層（層厚＝300Å）を成長させた。
このエピタキシヤル成長層上に、Ptを3000Å真空蒸着
し、Ar中で350℃で15分熱処理することにより、金属膜
として薄いPtSi合金膜を形成した。上記の成長処理工程
を経て、PtSi-p形Ge0.3Si0.7シヨツトキー接合を形成し
た。
更に、並行して、Geの表面組成、すなわち組成比ｘがｘ
＝0.1と0.2とのものも同様にして作成し、電気的特性を
比較した。
なお、電流電圧特性の測定のため、シヨツトキー接合の
まわりには、Arイオンを注入して絶縁化処理を施した。
更に、上記の金属膜の組成としては、一般的にPtとSiと
の合金、もしくはIrとSiとの合金を用いることができ
る。
第２図は、上記のようにして形成したPtSi-p形GexSi1-x
シヨツトキー接合デバイスの77Kにおける順方向電流電
圧特性を、PtSi-p形Si（すなわちＸ＝０の場合）シヨツ
トキー接合デバイスのそれと比較して示したものであ
る。
また、表１は第２図の順方向電流電圧特性に基づいてPt
Si-p形GexSi1-xショットキー接合デバイスの障壁の高さ
φＢ（eV）を求めたものである。表１によれば、Geの組
成すなわち組成比ｘを増すことにより障壁の高さφＢが
確実に減少していることがわかる。
（発明の効果） 本発明によれば、赤外線検出素子をCCDと組合せた赤外
線イメージセンサのための構成素子として良好な整合性
を具備し、特徴のある金属・半導体整流性接触構造を有
する赤外線センサが得られ、それにより、赤外線に対す
る光電感度の限界波長を決定する障壁の高さを下げるこ
とによつて一層長い波長まで赤外線に対する有効な光電
感度を与えることができる。
また、上記のデバイス構成のための良好な整合性を利用
して、上記の赤外線センサを赤外光感光部に含んだ赤外
線カメラを構成すれば、同様に、一層長い波長を有する
赤外線に対し良好な光電感度を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるPtSi-p形GexSi1-xシヨツトキー
接合デバイスのエネルギーバンド図である。 第２図は、第１図のPtSi-p形GexSi1-xシヨツトキー接合
デバイスについて、Geの組成比ｘをパラメータとして示
した77Kにおける順方向電流電圧特性図である。 第３図は、PtSi-p形Siシヨツトキー接合のエネルギーバ
ンド図である。 第４図は、IrSi-p形Siシヨツトキー接合デバイスの赤外
線応答特性図である。 第５図は、Si1-xGexエピタキシャル結晶層の90Kにおけ
る禁制帯幅のGeの組成比ｘに対する依存性を示す特性図
である。 第６図は、Si1-xGexエピタキシャル結晶層がSi基板上で
エピタキシヤルひずみ成長をするときの層厚のGeの組成
比ｘに対する依存性を示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8422−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｃ (72)発明者 小泉 民介 千葉県松戸市横須賀253―２―３―805 (56)参考文献 特開 昭61−224353（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属、半導体整流性接触を用いた赤外線セ
    ンサであって、前記半導体として、ｐ形Si基板上にエピ
    タキシャル成長させたｐ形Si1-xGexのエピタキシャル結
    晶層を用いることを特徴とする赤外線センサ。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
    前記金属として、PtとSiとの合金を用いることを特徴と
    する赤外線センサ。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
    前記金属として、IrとSiとの合金を用いることを特徴と
    する赤外線センサ。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
    前記ｐ形Si1-xGexエピタキシャル結晶層のGeの組成比ｘ
    は、0.3≧ｘ＞０範囲の値を有することを特徴とする赤
    外線センサ。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
    前記ｐ形Si1-xGexエピタキシャル結晶層のGeの組成比ｘ
    は、前記ｐ形Si基板側から前記エピタキシャル結晶層の
    表面に向かって徐々に増加していることを特徴とする赤
    外線センサ。
  6. 【請求項６】請求項１より５までのいずれかに記載の赤
    外線センサを電荷結合素子と組合わせて構成した赤外線
    イメージセンサを赤外光感光部の中に具備することを特
    徴とする赤外線カメラ。
JP63070808A 1988-03-24 1988-03-24 赤外線センサ及び同赤外線センサを含む赤外線カメラ Expired - Fee Related JPH0712089B2 (ja)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4990988A (en) * 1989-06-09 1991-02-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Laterally stacked Schottky diodes for infrared sensor applications
JPH0429372A (ja) * 1990-05-24 1992-01-31 Mitsubishi Electric Corp 半導体光検出装置
US5525828A (en) * 1991-10-31 1996-06-11 International Business Machines Corporation High speed silicon-based lateral junction photodetectors having recessed electrodes and thick oxide to reduce fringing fields
US5285098A (en) * 1992-04-30 1994-02-08 Texas Instruments Incorporated Structure and method internal photoemission detection
JP3219996B2 (ja) * 1995-03-27 2001-10-15 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
US6211560B1 (en) * 1995-06-16 2001-04-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Voltage tunable schottky diode photoemissive infrared detector
FR2758657B1 (fr) * 1997-01-17 1999-04-09 France Telecom Photodetecteur metal-semiconducteur-metal
US7737394B2 (en) 2006-08-31 2010-06-15 Micron Technology, Inc. Ambient infrared detection in solid state sensors

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2927126A1 (de) * 1979-07-05 1981-01-08 Standard Elektrik Lorenz Ag Photodiode
US4533933A (en) * 1982-12-07 1985-08-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Schottky barrier infrared detector and process
JPS61224353A (ja) * 1985-03-28 1986-10-06 Sumitomo Electric Ind Ltd イメ−ジセンサ−
JPS61241985A (ja) * 1985-04-19 1986-10-28 Eizo Yamaga 赤外線検知装置
US4661829A (en) * 1985-06-05 1987-04-28 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Device using ordered semiconductor alloy
US4725870A (en) * 1985-11-18 1988-02-16 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Silicon germanium photodetector

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FR2629274B1 (fr) 1994-02-25
FR2629274A1 (fr) 1989-09-29

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