JPH09246576A - 半導体光電変換素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体光電変換素子及びその製造方法Info
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- JPH09246576A JPH09246576A JP8053192A JP5319296A JPH09246576A JP H09246576 A JPH09246576 A JP H09246576A JP 8053192 A JP8053192 A JP 8053192A JP 5319296 A JP5319296 A JP 5319296A JP H09246576 A JPH09246576 A JP H09246576A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、抵抗面積値積を増大させて検出感
度を高め、品質の向上を図る。 【解決手段】 基板（１１）上に形成された化合物半導
体受光層（１２）としては、禁制帯幅が基板との界面か
ら表面に向けて緩やかに増加され、且つ不純物濃度が基
板との界面から表面に向けて緩やかに減少されている半
導体光電変換素子及びその製造方法。
度を高め、品質の向上を図る。 【解決手段】 基板（１１）上に形成された化合物半導
体受光層（１２）としては、禁制帯幅が基板との界面か
ら表面に向けて緩やかに増加され、且つ不純物濃度が基
板との界面から表面に向けて緩やかに減少されている半
導体光電変換素子及びその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば赤外線撮像
素子などに用いられる赤外線受光素子の如き半導体光電
変換素子及びその製造方法に関する。
素子などに用いられる赤外線受光素子の如き半導体光電
変換素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体光電変換素子は、材料に
応じて適用される波長領域が異なり、例えば長波長領域
の光電変換素子にはＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅが用いられてい
る。このＨｇＣｄＴｅは、真性光導電材料として最近注
目された三元合金であり、組成に応じて波長感度を大幅
に変えることが可能な特性をもつ。例えば、ＨｇＴｅ
（Ｅｇ＝−０．３ｅＶ）と、ＣｄＴｅ（Ｅｇ＝１．６ｅ
Ｖ）とで三元合金を作ると、禁制帯幅を−０．３〜１．
６ｅＶの範囲内で連続的に設定可能である。換言する、
Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅは、Ｃｄx の混晶組成比に比例して
禁制帯幅を増加可能である。なお、この特性は、長波長
の検出の他、ＣＯ2 レーザ（１０．６μｍ）を用いた赤
外の光通信や、高速の赤外カメラの開発に有用となって
いる。
応じて適用される波長領域が異なり、例えば長波長領域
の光電変換素子にはＨｇ1-x Ｃｄx Ｔｅが用いられてい
る。このＨｇＣｄＴｅは、真性光導電材料として最近注
目された三元合金であり、組成に応じて波長感度を大幅
に変えることが可能な特性をもつ。例えば、ＨｇＴｅ
（Ｅｇ＝−０．３ｅＶ）と、ＣｄＴｅ（Ｅｇ＝１．６ｅ
Ｖ）とで三元合金を作ると、禁制帯幅を−０．３〜１．
６ｅＶの範囲内で連続的に設定可能である。換言する、
Ｈｇ1-x Ｃｄx Ｔｅは、Ｃｄx の混晶組成比に比例して
禁制帯幅を増加可能である。なお、この特性は、長波長
の検出の他、ＣＯ2 レーザ（１０．６μｍ）を用いた赤
外の光通信や、高速の赤外カメラの開発に有用となって
いる。
【０００３】図５はこのようなＨｇＣｄＴｅを用いた赤
外線受光素子の構成を模式的に示す断面図である。この
赤外線受光素子は、ＣｄＺｎＴｅ基板１上に、エピタキ
シャル成長により、低キャリア密度のｐ型ＨｇＣｄＴｅ
光吸収層２が形成されている。ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収
層２表面には、Ｂ（硼素）のイオン注入により、高キャ
リア密度のｎ型層３が選択的に形成されている。また、
ｎ型層３上及び電極形成領域を除くｐ型ＨｇＣｄＴｅ光
吸収層２上には、ＺｎＳ保護膜４が蒸着されている。ｎ
型層３上にはＡｌ電極５が形成され、電極形成領域上に
はＡｕ電極６が形成される。
外線受光素子の構成を模式的に示す断面図である。この
赤外線受光素子は、ＣｄＺｎＴｅ基板１上に、エピタキ
シャル成長により、低キャリア密度のｐ型ＨｇＣｄＴｅ
光吸収層２が形成されている。ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収
層２表面には、Ｂ（硼素）のイオン注入により、高キャ
リア密度のｎ型層３が選択的に形成されている。また、
ｎ型層３上及び電極形成領域を除くｐ型ＨｇＣｄＴｅ光
吸収層２上には、ＺｎＳ保護膜４が蒸着されている。ｎ
型層３上にはＡｌ電極５が形成され、電極形成領域上に
はＡｕ電極６が形成される。
【０００４】また、このような赤外線受光素子では、光
電変換効率を向上させる観点から、低キャリア密度のｐ
型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２が厚く形成されると共に、赤
外線のあまり透過しない高キャリア密度のｎ型層３が薄
く形成され、且つ赤外線７をｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層
２側（ＣｄＺｎＴｅ基板１側）から入射させるようにし
ている。
電変換効率を向上させる観点から、低キャリア密度のｐ
型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２が厚く形成されると共に、赤
外線のあまり透過しない高キャリア密度のｎ型層３が薄
く形成され、且つ赤外線７をｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層
２側（ＣｄＺｎＴｅ基板１側）から入射させるようにし
ている。
【０００５】この構造をもつ赤外線受光素子は、主に液
相成長法により形成されているが、近年、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）による形成が試みられている。
ここで、ＭＯＣＶＤ法により形成された赤外線受光素子
は、液相成長法で形成されたＨｇＣｄＴｅ光吸収層と、
赤外線透過特性、キャリア密度、キャリア移動度等の特
性がほぼ同等なものとなっている。
相成長法により形成されているが、近年、有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ法）による形成が試みられている。
ここで、ＭＯＣＶＤ法により形成された赤外線受光素子
は、液相成長法で形成されたＨｇＣｄＴｅ光吸収層と、
赤外線透過特性、キャリア密度、キャリア移動度等の特
性がほぼ同等なものとなっている。
【０００６】しかしながら、ＭＯＣＶＤ法により形成さ
れた赤外線受光素子は、ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２にイオ
ン注入によるｐｎ接合が形成され、さらにＺｎＳ保護膜
４が形成されてからダイオードとしての特性であるダイ
オード１素子の抵抗面積値積Ｒ0 Ａ（Ω・ｃｍ-2）が測
定されると、この抵抗面積値積Ｒ0 Ａが液相成長法によ
る赤外線受光素子の約１／１０の値となってしまう問題
がある。
れた赤外線受光素子は、ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２にイオ
ン注入によるｐｎ接合が形成され、さらにＺｎＳ保護膜
４が形成されてからダイオードとしての特性であるダイ
オード１素子の抵抗面積値積Ｒ0 Ａ（Ω・ｃｍ-2）が測
定されると、この抵抗面積値積Ｒ0 Ａが液相成長法によ
る赤外線受光素子の約１／１０の値となってしまう問題
がある。
【０００７】なお、抵抗面積値積Ｒ0 Ａは、赤外線受光
素子の品質のうちの検出感度を評価する指標の一つであ
る。赤外線受光素子は、半導体に電圧を印加して光を照
射したときに電気抵抗が変化するという光導電効果が用
いられるため、抵抗面積値積Ｒ0 Ａに比例して検出感度
が高くなる性質がある。
素子の品質のうちの検出感度を評価する指標の一つであ
る。赤外線受光素子は、半導体に電圧を印加して光を照
射したときに電気抵抗が変化するという光導電効果が用
いられるため、抵抗面積値積Ｒ0 Ａに比例して検出感度
が高くなる性質がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＨｇＣ
ｄＴｅ層をもつ赤外線受光素子は、ＭＯＣＶＤ法により
形成されると、液相成長法により形成された赤外線受光
素子に比べ、約１／１０程度の検出感度しか得られない
問題がある。
ｄＴｅ層をもつ赤外線受光素子は、ＭＯＣＶＤ法により
形成されると、液相成長法により形成された赤外線受光
素子に比べ、約１／１０程度の検出感度しか得られない
問題がある。
【０００９】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、抵抗面積値積を増大させて検出感度を高め、もっ
て、品質を向上し得る半導体光電変換素子を提供するこ
とを目的とする。
で、抵抗面積値積を増大させて検出感度を高め、もっ
て、品質を向上し得る半導体光電変換素子を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】また、本発明の第２の目的は、有機化合物
を原料とする化学気相成長法を改良することにより、品
質を向上し得る半導体光電変換素子の製造方法を提供す
ることにある。
を原料とする化学気相成長法を改良することにより、品
質を向上し得る半導体光電変換素子の製造方法を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、基板と、この基板上に形成された化合物半導体受光
層とを備えた半導体光電変換素子であって、前記化合物
半導体受光層は、禁制帯幅が前記基板との界面から表面
に向けて緩やかに増加され、且つ不純物濃度が前記基板
との界面から表面に向けて緩やかに減少された半導体光
電変換素子である。
は、基板と、この基板上に形成された化合物半導体受光
層とを備えた半導体光電変換素子であって、前記化合物
半導体受光層は、禁制帯幅が前記基板との界面から表面
に向けて緩やかに増加され、且つ不純物濃度が前記基板
との界面から表面に向けて緩やかに減少された半導体光
電変換素子である。
【００１２】また、請求項２に対応する発明は、加熱さ
れる基板が収容された透明容器の内部に、有機化合物か
らなる原料ガスが流されることにより、前記基板の上部
に化合物半導体受光層が形成される半導体光電変換素子
の製造方法において、前記基板に対向するように前記透
明容器の外部に配置された不透明カバーを設け、前記化
合物半導体受光層の形成と同時に、前記基板から放射さ
れる少なくとも近赤外線を前記不透明カバーにて吸収さ
せ、この不透明カバーから熱を前記基板に向けて放射さ
せる半導体光電変換素子の製造方法である。
れる基板が収容された透明容器の内部に、有機化合物か
らなる原料ガスが流されることにより、前記基板の上部
に化合物半導体受光層が形成される半導体光電変換素子
の製造方法において、前記基板に対向するように前記透
明容器の外部に配置された不透明カバーを設け、前記化
合物半導体受光層の形成と同時に、前記基板から放射さ
れる少なくとも近赤外線を前記不透明カバーにて吸収さ
せ、この不透明カバーから熱を前記基板に向けて放射さ
せる半導体光電変換素子の製造方法である。
【００１３】ここで、化合物半導体受光層（光吸収層）
としては、例えばＰｂＳｎＴｅ、ＰｂＳｅＴｅ、ＨｇＣ
ｄＴｅあるいはＨｇＺｎＴｅのいずれを用いてもよい。
この場合、基板としては、例えばＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいはＳｉのいずれかが
化合物半導体受光層との組合せにより適宜選択可能であ
る。
としては、例えばＰｂＳｎＴｅ、ＰｂＳｅＴｅ、ＨｇＣ
ｄＴｅあるいはＨｇＺｎＴｅのいずれを用いてもよい。
この場合、基板としては、例えばＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいはＳｉのいずれかが
化合物半導体受光層との組合せにより適宜選択可能であ
る。
【００１４】例えば、化合物半導体受光層がＰｂＳｎＴ
ｅ又はＰｂＳｅＴｅの場合、基板はＧａＡｓ又はＳｉが
選択される。また、化合物半導体受光層がＨｇＣｄＴｅ
又はＨｇＺｎＴｅの場合、基板はＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいはＳｉのいずれを用
いてもよい。
ｅ又はＰｂＳｅＴｅの場合、基板はＧａＡｓ又はＳｉが
選択される。また、化合物半導体受光層がＨｇＣｄＴｅ
又はＨｇＺｎＴｅの場合、基板はＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴ
ｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいはＳｉのいずれを用
いてもよい。
【００１５】不透明カバーは、約４μｍまでの赤外線領
域に不透明で且つエピタキシャル成長に必要な成長温度
付近にてほぼ一定の放射率をもつ材料で構成されるもの
であり、例えば炭素、炭化珪素又はＩｎＳｂなどが成型
されて使用される。
域に不透明で且つエピタキシャル成長に必要な成長温度
付近にてほぼ一定の放射率をもつ材料で構成されるもの
であり、例えば炭素、炭化珪素又はＩｎＳｂなどが成型
されて使用される。
【００１６】近赤外線は、０．７６〜３μｍ程度の範囲
の電磁波である。 （作用）従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、化合物半導体受光層として
は、禁制帯幅が基板との界面から表面に向けて緩やかに
増加され、且つ不純物濃度が基板との界面から表面に向
けて緩やかに減少されているので、組成がほぼ一定に制
御された受光層内に所定の不純物が添加されることによ
り、抵抗面積値積を増大させて検出感度を高め、もっ
て、品質を向上させることができる。
の電磁波である。 （作用）従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、化合物半導体受光層として
は、禁制帯幅が基板との界面から表面に向けて緩やかに
増加され、且つ不純物濃度が基板との界面から表面に向
けて緩やかに減少されているので、組成がほぼ一定に制
御された受光層内に所定の不純物が添加されることによ
り、抵抗面積値積を増大させて検出感度を高め、もっ
て、品質を向上させることができる。
【００１７】また、請求項２に対応する発明は、有機化
合物を原料とする化学気相成長法により基板上に化合物
半導体受光層が形成される際に、この化合物半導体受光
層の形成と同時に、基板から放射される少なくとも近赤
外線を不透明カバーにて吸収させ、この不透明カバーか
ら熱を基板に向けて放射させることにより、基板上部の
温度勾配を低減させて安定な条件でエピタキシャル成長
させるように化学気相成長法を改良したので、品質を向
上させることができる。
合物を原料とする化学気相成長法により基板上に化合物
半導体受光層が形成される際に、この化合物半導体受光
層の形成と同時に、基板から放射される少なくとも近赤
外線を不透明カバーにて吸収させ、この不透明カバーか
ら熱を基板に向けて放射させることにより、基板上部の
温度勾配を低減させて安定な条件でエピタキシャル成長
させるように化学気相成長法を改良したので、品質を向
上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
半導体光電変換素子について説明する。図１は本発明の
一実施の形態に係る赤外線受光素子の構成を模式的に示
す断面図である。この赤外線受光素子は、４％のＺｎを
含むＣｄＺｎＴｅ基板１１上に、エピタキシャル成長に
より、低キャリア密度のｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸
収層１２が約１５μｍの厚さに形成されている。
半導体光電変換素子について説明する。図１は本発明の
一実施の形態に係る赤外線受光素子の構成を模式的に示
す断面図である。この赤外線受光素子は、４％のＺｎを
含むＣｄＺｎＴｅ基板１１上に、エピタキシャル成長に
より、低キャリア密度のｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸
収層１２が約１５μｍの厚さに形成されている。
【００１９】ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２表
面には、Ｂのイオン注入により、高キャリア密度のｎ型
層１３が選択的に形成されている。また、ｎ型層１３上
及び電極形成領域を除くｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸
収層１２上には、ＺｎＳ保護膜１４が蒸着されている。
ｎ型層１３上にはＡｌ電極１５が形成され、電極形成領
域上にはＡｕ電極１６が形成される。
面には、Ｂのイオン注入により、高キャリア密度のｎ型
層１３が選択的に形成されている。また、ｎ型層１３上
及び電極形成領域を除くｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸
収層１２上には、ＺｎＳ保護膜１４が蒸着されている。
ｎ型層１３上にはＡｌ電極１５が形成され、電極形成領
域上にはＡｕ電極１６が形成される。
【００２０】ここで、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収
層１２は、図２に示すように、禁制帯幅に対応するＣｄ
混晶組成比がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に
向けて緩やかに増加され、且つＡｓ濃度がＣｄＺｎＴｅ
基板１１との界面から表面に向けて緩やかに減少されて
いる。
層１２は、図２に示すように、禁制帯幅に対応するＣｄ
混晶組成比がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に
向けて緩やかに増加され、且つＡｓ濃度がＣｄＺｎＴｅ
基板１１との界面から表面に向けて緩やかに減少されて
いる。
【００２１】次に、このような赤外線受光素子の製造方
法及び作用について説明する。 （製造方法）図３はこの赤外線受光素子の製造装置の構
成を模式的に示す断面図である。この製造装置は、水素
ガス並びに有機化合物原料ガスを導入可能な横型の透明
石英管２１を有し、この透明石英管２１内には抵抗加熱
ヒータ２２により加熱される基板保持台２３が回転可能
に設けられている。また、透明石英管２１の外壁には基
板保持台２３に対向させて炭素製成型カバー２４が設け
られている。
法及び作用について説明する。 （製造方法）図３はこの赤外線受光素子の製造装置の構
成を模式的に示す断面図である。この製造装置は、水素
ガス並びに有機化合物原料ガスを導入可能な横型の透明
石英管２１を有し、この透明石英管２１内には抵抗加熱
ヒータ２２により加熱される基板保持台２３が回転可能
に設けられている。また、透明石英管２１の外壁には基
板保持台２３に対向させて炭素製成型カバー２４が設け
られている。
【００２２】ここで、炭素製成型カバーは、少なくとも
基板保持台２３の大きさと同等か、あるいは基板保持台
の約３倍の大きさのものが好ましい。このような製造装
置により、以下のように赤外線受光素子のｐ型Ｈｇ0.77
Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成される。
基板保持台２３の大きさと同等か、あるいは基板保持台
の約３倍の大きさのものが好ましい。このような製造装
置により、以下のように赤外線受光素子のｐ型Ｈｇ0.77
Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成される。
【００２３】すなわち、ＣｄＺｎＴｅ基板１１が基板保
持台２３上に戴置されると、透明石英管２１内に水素ガ
スが導入される。基板保持台２３及びＣｄＺｎＴｅ基板
１１は水素ガス雰囲気中で抵抗加熱ヒータ２２により３
８０℃まで加熱される。また、基板保持台２３は、温度
を均一化させるように３０ｒｐｍで回転されている。
持台２３上に戴置されると、透明石英管２１内に水素ガ
スが導入される。基板保持台２３及びＣｄＺｎＴｅ基板
１１は水素ガス雰囲気中で抵抗加熱ヒータ２２により３
８０℃まで加熱される。また、基板保持台２３は、温度
を均一化させるように３０ｒｐｍで回転されている。
【００２４】３８０℃まで昇温すると、エピタキシャル
成長のための原料ガスが透明石英管２１内に流される。
原料ガスとしては、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルルが使用された。また、これら３種類
の原料ガスと同時に、ｐ型層を得るためのＡｓの原料と
してターシャリーブチルアルシンが使用された。
成長のための原料ガスが透明石英管２１内に流される。
原料ガスとしては、金属水銀、ジメチルカドミウム、ジ
イソプロピルテルルが使用された。また、これら３種類
の原料ガスと同時に、ｐ型層を得るためのＡｓの原料と
してターシャリーブチルアルシンが使用された。
【００２５】このようなガスを用いたエピタキシャル成
長により、ＣｄＺｎＴｅ基板１１上に、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃ
ｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成される。また、ｐ型Ｈｇ
0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の形成と同時に、ＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１から放射される少なくとも近赤外線が炭
素製成型カバー２４にて吸収され、この炭素製成型カバ
ー２４から熱をＣｄＺｎＴｅ基板１１に向けて放射させ
るので、基板１１上部の温度勾配が低減されて安定な条
件でｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２がエピタキ
シャル成長される。ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層
１２は約１５μｍの厚さまで形成されると、原料ガスの
導入停止及び室温までの降温の後、ＣｄＺｎＴｅ基板１
１と共に、図３に示す製造装置から取り出される。
長により、ＣｄＺｎＴｅ基板１１上に、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃ
ｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成される。また、ｐ型Ｈｇ
0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の形成と同時に、ＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１から放射される少なくとも近赤外線が炭
素製成型カバー２４にて吸収され、この炭素製成型カバ
ー２４から熱をＣｄＺｎＴｅ基板１１に向けて放射させ
るので、基板１１上部の温度勾配が低減されて安定な条
件でｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２がエピタキ
シャル成長される。ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層
１２は約１５μｍの厚さまで形成されると、原料ガスの
導入停止及び室温までの降温の後、ＣｄＺｎＴｅ基板１
１と共に、図３に示す製造装置から取り出される。
【００２６】続いて、Ｂのイオン注入により、ｐ型Ｈｇ
0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の表面に選択的にｎ型層
１３が形成され、ｎ型層１３上及び電極形成領域を除く
ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２上には、ＺｎＳ
保護膜１４が蒸着される。ｎ型層１３上にはＡｌ電極１
５が形成され、電極形成領域上にはＡｕ電極１６が形成
される。 （ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層の評価）次に、ｐ
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の評価結果を以下
の（１）（２）にて説明する。この評価は、ＣｄＺｎＴ
ｅ基板１１上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２
が形成されたとき、すなわち、Ｂのイオン注入の前に行
なわれる。
0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の表面に選択的にｎ型層
１３が形成され、ｎ型層１３上及び電極形成領域を除く
ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２上には、ＺｎＳ
保護膜１４が蒸着される。ｎ型層１３上にはＡｌ電極１
５が形成され、電極形成領域上にはＡｕ電極１６が形成
される。 （ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層の評価）次に、ｐ
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２の評価結果を以下
の（１）（２）にて説明する。この評価は、ＣｄＺｎＴ
ｅ基板１１上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２
が形成されたとき、すなわち、Ｂのイオン注入の前に行
なわれる。
【００２７】なお、比較例１は、図３に示すＭＯＣＶＤ
装置から炭素製成型カバー２４を外した従来のＭＯＣＶ
Ｄ装置により、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２が形成され
たウェハである。比較例２は、液相成長法により、ｐ型
ＨｇＣｄＴｅ光吸収層が形成されるウェハである。 （１）Ｃｄ混晶組成比及びＡｓ不純物濃度の深さ方向分
布 この深さ方向分布の測定には２次イオン質量分析法を用
いている。
装置から炭素製成型カバー２４を外した従来のＭＯＣＶ
Ｄ装置により、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２が形成され
たウェハである。比較例２は、液相成長法により、ｐ型
ＨｇＣｄＴｅ光吸収層が形成されるウェハである。 （１）Ｃｄ混晶組成比及びＡｓ不純物濃度の深さ方向分
布 この深さ方向分布の測定には２次イオン質量分析法を用
いている。
【００２８】ここで、本発明のウェハでは、図２に示す
ように、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２は、禁
制帯幅に対応するＣｄ混晶組成比がＣｄＺｎＴｅ基板１
１との界面から表面に向けて緩やかに増加され、且つＡ
ｓ濃度がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に向け
て緩やかに減少されている。
ように、ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２は、禁
制帯幅に対応するＣｄ混晶組成比がＣｄＺｎＴｅ基板１
１との界面から表面に向けて緩やかに増加され、且つＡ
ｓ濃度がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に向け
て緩やかに減少されている。
【００２９】一方、比較例１のウェハでは、図４に示す
ように、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２は、Ｃｄ混晶組成
比及びＡｓ濃度の双方とも増加／減少の方向が本発明の
ウェハとは逆であり、且つ変化の大きいものとなってい
る。 （２）赤外線透過特性及びホール効果による電気特性 表１に示すように、本発明、比較例１、比較例２の全て
のウェハがほぼ同一結果となった。
ように、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ光吸収層２は、Ｃｄ混晶組成
比及びＡｓ濃度の双方とも増加／減少の方向が本発明の
ウェハとは逆であり、且つ変化の大きいものとなってい
る。 （２）赤外線透過特性及びホール効果による電気特性 表１に示すように、本発明、比較例１、比較例２の全て
のウェハがほぼ同一結果となった。
【００３０】
【表１】 （赤外線受光素子の評価）この評価は、赤外線受光素子
の完成後、すなわち、Ａｌ電極１５とＡｕ電極１６の形
成後に行なわれる。
の完成後、すなわち、Ａｌ電極１５とＡｕ電極１６の形
成後に行なわれる。
【００３１】表２に示すように、比較例１の素子では比
較例２の素子と比べて約１／１０の値の抵抗面積値積Ｒ
0 Ａしか得られないのに対し、本発明素子では、比較例
２の素子と比べて約２倍の良好な抵抗面積値積Ｒ0 Ａを
得ることができた。これは、比較例２の素子ではｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ光吸収層中の不純物濃度がＨｇの空孔により
制御されるのに対し、本発明素子ではｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ
0.23Ｔｅ光吸収層１２中の不純物濃度が意識的に添加さ
れたＡｓ濃度により制御されるためと考えられる。な
お、比較例２の如き液相成長法では、このようなＡｓの
不純物添加が困難である。
較例２の素子と比べて約１／１０の値の抵抗面積値積Ｒ
0 Ａしか得られないのに対し、本発明素子では、比較例
２の素子と比べて約２倍の良好な抵抗面積値積Ｒ0 Ａを
得ることができた。これは、比較例２の素子ではｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ光吸収層中の不純物濃度がＨｇの空孔により
制御されるのに対し、本発明素子ではｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ
0.23Ｔｅ光吸収層１２中の不純物濃度が意識的に添加さ
れたＡｓ濃度により制御されるためと考えられる。な
お、比較例２の如き液相成長法では、このようなＡｓの
不純物添加が困難である。
【００３２】
【表２】
【００３３】上述したように本実施の形態によれば、ｐ
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２としては、禁制帯
幅がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に向けて緩
やかに増加され、且つ不純物濃度がＣｄＺｎＴｅ基板１
１との界面から表面に向けて緩やかに減少されているの
で、組成がほぼ一定に制御された光吸収層１２内に所定
の不純物が添加されることにより、抵抗面積値積Ｒ0 Ａ
を増大させて検出感度を高め、もって、品質を向上させ
ることができる。
型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２としては、禁制帯
幅がＣｄＺｎＴｅ基板１１との界面から表面に向けて緩
やかに増加され、且つ不純物濃度がＣｄＺｎＴｅ基板１
１との界面から表面に向けて緩やかに減少されているの
で、組成がほぼ一定に制御された光吸収層１２内に所定
の不純物が添加されることにより、抵抗面積値積Ｒ0 Ａ
を増大させて検出感度を高め、もって、品質を向上させ
ることができる。
【００３４】また、本実施の形態によれば、有機化合物
を原料とする化学気相成長法によりＣｄＺｎＴｅ基板１
１上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成さ
れる際に、このｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２
の形成と同時に、ＣｄＺｎＴｅ基板１１から放射される
少なくとも近赤外線を不透明な炭素製成型カバー２４に
て吸収させ、この炭素製成型カバー２４から熱をＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１に向けて放射させることにより、ＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１上部の温度勾配を低減させて安定な条件
でエピタキシャル成長させるように化学気相成長法を改
良したので、品質を向上させることができる。 （他の実施の形態）なお、上記実施の形態では、炭素製
成型カバー２４を用いた場合を説明したが、炭素に限ら
ず、約４μｍまでの赤外線領域に不透明で且つエピタキ
シャル成長に必要な成長温度付近にて一定の放射率をも
つ材料からなる不透明カバーであれば、本発明を同様に
実施して同様の効果を得ることができる。
を原料とする化学気相成長法によりＣｄＺｎＴｅ基板１
１上にｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２が形成さ
れる際に、このｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２
の形成と同時に、ＣｄＺｎＴｅ基板１１から放射される
少なくとも近赤外線を不透明な炭素製成型カバー２４に
て吸収させ、この炭素製成型カバー２４から熱をＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１に向けて放射させることにより、ＣｄＺ
ｎＴｅ基板１１上部の温度勾配を低減させて安定な条件
でエピタキシャル成長させるように化学気相成長法を改
良したので、品質を向上させることができる。 （他の実施の形態）なお、上記実施の形態では、炭素製
成型カバー２４を用いた場合を説明したが、炭素に限ら
ず、約４μｍまでの赤外線領域に不透明で且つエピタキ
シャル成長に必要な成長温度付近にて一定の放射率をも
つ材料からなる不透明カバーであれば、本発明を同様に
実施して同様の効果を得ることができる。
【００３５】また、上記実施の形態では、赤外線受光素
子のみの構成・作用・効果を説明したが、これに限ら
ず、この赤外線受光素子を赤外線撮像素子などの製品に
搭載することにより、搭載された製品について前述同様
に検出感度などの品質を向上できることは言うまでもな
い。
子のみの構成・作用・効果を説明したが、これに限ら
ず、この赤外線受光素子を赤外線撮像素子などの製品に
搭載することにより、搭載された製品について前述同様
に検出感度などの品質を向上できることは言うまでもな
い。
【００３６】さらに、上記実施の形態では、抵抗加熱ヒ
ータ２２を透明石英管２１内に設けた場合を説明した
が、これに限らず、抵抗加熱ヒータを基板保持台２３の
下方で透明石英管２１の外部に設けた構成としても、本
発明を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
ータ２２を透明石英管２１内に設けた場合を説明した
が、これに限らず、抵抗加熱ヒータを基板保持台２３の
下方で透明石英管２１の外部に設けた構成としても、本
発明を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【００３７】また、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法
によりｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２を形成し
た場合を説明したが、これに限らず、例えばＭＯＭＢＥ
などのように、有機化合物からなる原料を用いた化学気
相成長法であれば、本発明の素子を作成して同様の効果
を得ることができる。
によりｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層１２を形成し
た場合を説明したが、これに限らず、例えばＭＯＭＢＥ
などのように、有機化合物からなる原料を用いた化学気
相成長法であれば、本発明の素子を作成して同様の効果
を得ることができる。
【００３８】さらに、上記実施の形態では、ＨｇＣｄＴ
ｅを光吸収層に用いた場合を説明したが、これに限ら
ず、例えばＰｂＳｎＴｅ、ＰｂＳｅＴｅ、ＨｇＣｄＴｅ
あるいはＨｇＺｎＴｅのいずれかを光吸収層とし、且つ
これに適切な組合せの材料基板を用いた構成としても、
本発明を同様に実施して同様の効果を得ることができ
る。
ｅを光吸収層に用いた場合を説明したが、これに限ら
ず、例えばＰｂＳｎＴｅ、ＰｂＳｅＴｅ、ＨｇＣｄＴｅ
あるいはＨｇＺｎＴｅのいずれかを光吸収層とし、且つ
これに適切な組合せの材料基板を用いた構成としても、
本発明を同様に実施して同様の効果を得ることができ
る。
【００３９】また、上記実施の形態では、ＣｄＺｎＴｅ
を基板に用いた場合を説明したが、これに限らず、Ｃｄ
Ｔｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいは
Ｓｉのいずれかを基板に用い、且つこれに適切な組合せ
の光吸収層を形成した構成としても、本発明を同様に実
施して同様の効果を得ることができる。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
る。
を基板に用いた場合を説明したが、これに限らず、Ｃｄ
Ｔｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＧａＡｓあるいは
Ｓｉのいずれかを基板に用い、且つこれに適切な組合せ
の光吸収層を形成した構成としても、本発明を同様に実
施して同様の効果を得ることができる。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施でき
る。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、化合物半導体受光層としては、禁制帯幅が基板と
の界面から表面に向けて緩やかに増加され、且つ不純物
濃度が基板との界面から表面に向けて緩やかに減少され
ているので、組成がほぼ一定に制御された受光層内に所
定の不純物が添加されることにより、抵抗面積値積を増
大させて検出感度を高め、もって、品質を向上できる半
導体光電変換素子を提供できる。
れば、化合物半導体受光層としては、禁制帯幅が基板と
の界面から表面に向けて緩やかに増加され、且つ不純物
濃度が基板との界面から表面に向けて緩やかに減少され
ているので、組成がほぼ一定に制御された受光層内に所
定の不純物が添加されることにより、抵抗面積値積を増
大させて検出感度を高め、もって、品質を向上できる半
導体光電変換素子を提供できる。
【００４１】また、請求項２の発明によれば、有機化合
物を原料とする化学気相成長法により基板上に化合物半
導体受光層が形成される際に、この化合物半導体受光層
の形成と同時に、基板から放射される少なくとも近赤外
線を不透明カバーにて吸収させ、この不透明カバーから
熱を基板に向けて放射させることにより、基板上部の温
度勾配を低減させて安定な条件でエピタキシャル成長さ
せるように化学気相成長法を改良したので、品質を向上
できる半導体光電変換素子の製造方法を提供できる。
物を原料とする化学気相成長法により基板上に化合物半
導体受光層が形成される際に、この化合物半導体受光層
の形成と同時に、基板から放射される少なくとも近赤外
線を不透明カバーにて吸収させ、この不透明カバーから
熱を基板に向けて放射させることにより、基板上部の温
度勾配を低減させて安定な条件でエピタキシャル成長さ
せるように化学気相成長法を改良したので、品質を向上
できる半導体光電変換素子の製造方法を提供できる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る赤外線受光素子の
構成を模式的に示す断面図。
構成を模式的に示す断面図。
【図２】同実施の形態におけるｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔ
ｅ光吸収層のＣｄ混晶組成比とＡｓ不純物濃度との深さ
方向分布を示す図。
ｅ光吸収層のＣｄ混晶組成比とＡｓ不純物濃度との深さ
方向分布を示す図。
【図３】同実施の形態における赤外線受光素子の製造装
置の構成を模式的に示す断面図。
置の構成を模式的に示す断面図。
【図４】従来の化学気相成長法により得られるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ光吸収層のＣｄ混晶組成比とＡｓ不純物濃度と
の深さ方向分布を示す図。
ＣｄＴｅ光吸収層のＣｄ混晶組成比とＡｓ不純物濃度と
の深さ方向分布を示す図。
【図５】従来の赤外線受光素子の構成を模式的に示す断
面図。
面図。
１１…ＣｄＺｎＴｅ基板。 １２…ｐ型Ｈｇ0.77Ｃｄ0.23Ｔｅ光吸収層。 １３…ｎ型層。 １４…ＺｎＳ保護膜。 １５…Ａｌ電極。 １６…Ａｕ電極。
Claims (2)
- 【請求項１】 基板と、この基板上に形成された化合物
半導体受光層とを備えた半導体光電変換素子であって、 前記化合物半導体受光層は、禁制帯幅が前記基板との界
面から表面に向けて緩やかに増加され、且つ不純物濃度
が前記基板との界面から表面に向けて緩やかに減少され
たことを特徴とする半導体光電変換素子。 - 【請求項２】 加熱される基板が収容された透明容器の
内部に、有機化合物からなる原料ガスが流されることに
より、前記基板の上部に化合物半導体受光層が形成され
る半導体光電変換素子の製造方法において、 前記基板に対向するように前記透明容器の外部に配置さ
れた不透明カバーを設け、 前記化合物半導体受光層の形成と同時に、前記基板から
放射される少なくとも近赤外線を前記不透明カバーにて
吸収させ、この不透明カバーから熱を前記基板に向けて
放射させることを特徴とする半導体光電変換素子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053192A JPH09246576A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 半導体光電変換素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053192A JPH09246576A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 半導体光電変換素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246576A true JPH09246576A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12936017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053192A Pending JPH09246576A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 半導体光電変換素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012064943A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | バイスペクトル多層フォトダイオード検出器、及びそのような検出器を製造する方法 |
| JP2024501694A (ja) * | 2020-12-31 | 2024-01-15 | リンレッド | フォトダイオード構造の製造方法およびフォトダイオード構造 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8053192A patent/JPH09246576A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012064943A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | バイスペクトル多層フォトダイオード検出器、及びそのような検出器を製造する方法 |
| JP2024501694A (ja) * | 2020-12-31 | 2024-01-15 | リンレッド | フォトダイオード構造の製造方法およびフォトダイオード構造 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040922 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041102 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050329 |