JPS582078A - 赤外線検出フォトダイオード - Google Patents

赤外線検出フォトダイオード

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JPS582078A
JPS582078A JP57107503A JP10750382A JPS582078A JP S582078 A JPS582078 A JP S582078A JP 57107503 A JP57107503 A JP 57107503A JP 10750382 A JP10750382 A JP 10750382A JP S582078 A JPS582078 A JP S582078A
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ジエラルド・マ−テイン・ウイリアムズ
アンソニ−・ブライアン・デイ−ン
ロビン・フレドリツク・チヤ−ルズ・フアロウ
ピエロ・ミグリオラ−ト
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UK Secretary of State for Defence
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/184Infrared image sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/016Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of thin-film-based image sensors

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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】 本発明はフォトダイオードに関する。
フォトダイオードは、一枚のp−形材料に取り付けられ
た一方の端子と、2種のタイプの材料間のp−n接合に
よって一枚のn−形材料に接続されたもう一つの端子と
を有する、二端子半導体デバイスである。適当な波長の
電磁放射線によって照らされた際に、このp−n接合を
横切って電子流が生ずる。       ・  ・ 公知のフォトダイオードの一つは、ZnS層を成長させ
たp−形のCdx山1−2Te(C,M、T、)基材(
サブストレート)から成る亀のである。このこと社、例
えば、M、 Lan l r等のApp、 Phy、L
stts、 34 (1)。
I Jan、1979の50頁〜52頁に記載されてい
る。ZnS層を介してのイオン注入法によってCdHg
T@からなる塊状物中にp ’−n接合が形成される。
そのようなデバイには赤外放射に鋭敏であり、従って光
景の温度面@ (thermal image)が測定
されて、陰極管上に可視ディスプレイを形成するのに用
いられる場合には、そのようなデバイスは温度像形成シ
ステA (thermal 1mging syste
ms)に有用である。
本発明によれば、赤外検出フォトダイ芽−Pは、p=形
材料とn−形材料に接続された端子によってp−n接合
を形成する、CdxHg1−XTe体とCdTe体とか
らなる。このCdXHg1−xTeはp−形であっても
よく、この場合にはCdTeはn−形である、もしくは
この逆であってもよい。
頂部に蒸着し、CdT・中に拡散して、n−形CdT・
を形成する第1a族又は第■族のドナード、eントの層
を伴つ九半絶縁性層(GEMS −insulatin
gl凰y@r )としてロー形CdTeを成長させても
よい。
ドーlQントはIn′″Cわってもよい。p−形CdT
e層は、ドー/qントとしてP%Aβ、Ag又はAuを
用いる類似の方法で成長されうる。
代替法として、In ドープ(ントを用いる分子ビーム
エピタキシャル技術によってCdT・をn;形に成長さ
せてもよい。
フォトダイオードの配列として組立てられる場合には、
ダイオード接合を形成しないc、g’r、の領域を半絶
縁性CdT@層によって不働態化してもよい。
適当な1エビタΦシヤル成長技術、例えばM、B、E、
、気相成長等によってCdTe層を成長させてもよい。
M、B 、E技術を用いる舖成長は、1977年アム2
チルダムのNorth Ho1land Publis
hing Co’、によって出版され九E、Kaldl
s及U H,J、5cheelの編集によるCryst
al Growth &Materia1mの第1.7
章に記載されている。
添付図面を参照しながら、実施例に上って本発明を以下
に説明する。
第1図のフォトダイオードは、厚み10〜30μmのp
−形Cd xHg t−XT e (C0M、T 、)
基材(基板)1を”有する。典型的には、Xは0.2〜
0.3であシ、アクセゾター濃度NAは1×10〜5 
x 1016.、−IIである。基板1は切断され、清
浄にされ、磨かれテ1分子ビームエピタキシャル(M、
B、E、’) 成長室中に置かれる。この成長室に門、
い゛て、基材表面全体にCdTaの保護不働態化層2.
3を成長さ姦”る。
基板lの頂部上の層2の代表的な厚みは0.5μmであ
るが、一般に約0.2〜1μmの範囲内の値であシ得る
。次いで、例えば蒸着によってCd Te x 2の頂
部表面上にInの丘状物4を析出させる。次にこの構成
物を一般に70〜120℃で4〜40時間加熱し、In
をCdT@2中に拡散させ丘状物4の下にn−形に多量
に(例′えば、電子数、n)5 X 1016(111
” ) f−ゾされた領域8を形成し得る。更に1この
加熱が、C,[T、とCdT・界面(p−n接合7)で
相互拡散を生起させ、HgはCdTe層2の中に拡散し
、dはC,M、T、の中に拡散する。このことがゆるや
かな物質組成変化を生じさせ、傾斜へテロ構造(gra
ded heteroatruc’ture)を作シ出
す。この場合p−n接合はへテロ)ヤンクシiン(h@
t@rojunction)K@似している。裏面電極
5、例えばAuか゛らなる裏面電極、は底部CdTe層
中の開口を介して基板上に直接形成される。
In丘状物4のそれぞれに対して別々に頂部端子接続部
が形成される。
代案として、C,M、TJi材を厚くすることができる
、その場合には底部表面の不働態化は不必要であるけれ
ども、これを上記の如く行うことも可能である。
p−n接合7上に入射する赤外放射が、″″測定うる電
圧、又は電流の流れ″(外部電気回路機構に依存する)
を端子5.6に発生させる。
第2図は別の型の配列体、すなわち、n−形にドープさ
れたCdTeからなる丘状物12と、その下側のp−形
Cdxt(g t−xT”基板11からなるフォトダイ
オード配列体を示す図面である。威圧状物12とその次
の丘状物12との間に半絶縁性のCdTe層13が存在
する。CdTeがら成る不働態化層14が残余の基材表
面を覆っている。Cdソース及びToンソーに加えてI
nドーパントソースを用いる分子ビームエピタキシャル
室中でn−形CdTe材料12を成長させる。あるいは
、CdTe層の化学量(stoichiometry 
)を調節して、半絶縁性層又は半導体層を形成させても
よい。頂部層にある複数種の区域をそれぞれ画定するた
めに、写真平板技術が用いられる。例えば、基板の頂部
表面上にホトレジストめ丘状物が形成できる。丘状物及
び基板の頂部に亘ってCdTeからなる半絶縁一層を成
長させる。次にホトレジストを取シ去シ開口部を残し、
この開口部を介してn−形CdTeを成長させる。
前述のように各丘状物と基板11の底部に端子接続s1
s、−isを設ける。
この構成物を例えば70−120”Cで4〜40時間加
熱して、前述の如<p−n接合17において拡散を起さ
せる。
あるい社、分子ビームエピタキシャル成長の間にn−形
CdT・の組成を変更してもよい。例えば、初めに合金
CdXHg1−X’reを成長させ、そして、ドープさ
れたCdT・のみが成長するようになるまでI(gソー
スの量を徐々に減少させてもよい。第1図のデ・層イス
に於いて亀、そのような傾斜組成のものを用いてもよい
第3図はフォトダイオード配列のもう一つの形態を示す
。このフォトダイオード配列はCdTeからなるp−形
半導体基板20を有し、このCdTe上にCdxHgl
−2Teのp−形層21を一般に10〜30μm厚さに
成長(又は研磨、ラップ仕上げ)させる。
この層上及び、第1図に於ける如きCdTe22上に蒸
着されたInの丘状物23の上にCdTe 22の半絶
縁性層を成長させる。前述のように、デバイスを加熱し
て1n23をCdTe層27中27中させ且つp−n接
合24でも拡散を起させる。前述の如く、頂部と底部に
端子25.26を接続する。
あるいは、他の適当な材料の支持基体上に[B、E。
によってC11Te 20  を成長させてもよい。裏
側表面上の電極26の代替とし、て、C,M、T、21
の、頂部表面上で丘状物23の一方の側に電極を配置し
てもよい。
液相エピタキシャル技術、気相エピタキシャル技術又は
分子ビームエピタキシャル技術により、もしく#im雰
囲雰囲気中Cd基板20上を、アルキルカドミウムとア
ルキルテルルを流動させ、C0LT、 21を成長させ
てもよい。このような技術は英国特許出願公開第2,0
78,695A号、米国特許出願第226,046号に
記載されている。
あるいは、inを添加した分子ビームエピタキシャル技
術を用いて第2図の場合と同様な操作を行い、第3図の
n−形Cd’r@ を形成してもよい。
あるい社、Inイオンの注入によりCdTe層を選択的
にn−形ドープしてもよい。
又・傾斜組成即ちC,4T・を成長、させる3と1出発
し、徐々に環ソースを減少することによってCdT・層
を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図はC,M、T、基板上に形成されたフォトダイオ
ード配列体の断面図、第2図は別の具体例を示す図、及
び第3図はCdT・基板上に成長したフォートダイオー
ドを示す図である。 1.11.20−・−・−・・・CdXI(g 1−x
T”基板、2.13.22・・・・・・・・・p−n接
合から離れた領域(半絶縁性CdTeの不働態化層)、 5.6,15,16,25.26・・・・・・・・端 
子、7.17.24・・・・・・・・・傾斜へテロ構造
(p−n接合)、8.12.27・・・・・・・・・ド
ープされたCdTe領域。 第1頁の続き 0発 明 者 ロビン・フレトリック・チャールズ・フ
ァロウ イギリス国ウスターシャー・マ ルヴアーン・ウェルズ・ウェル ズ・ロード190 0発 明 者 ピエロ・ミグリオラートイタリー国ロー
マ00013 )ルル パラ・ディ・メンターナ・コル レヴエルデ・ヴイア・モンテグ ラッパ48

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)p−形材料とn−形材料に接続された端子を有す
    るp−n接続を構成するcdxHg□−XTe体とCd
    Tl体とを含有する赤外検出フォトダイオード。
  2. (2)二つの材料間に傾斜へテロ構造が存在することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のフォトダイオ
    ード。
  3. (3)p−n接合から離れた位置のCdxHg1−xT
    e領域を半絶縁性CdTe層によって不動・態化したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のフォトダ
    イオード。
  4. (4)  ドープされたCdTeからなシ且つ半絶縁性
    CdT・の不働態化層によって区分され九領域を有し、
    かつ同一のCd、Hg1−XTo片上に7オトダイオ一
    ド配列体の形に形成されたことを特徴とする特許請求の
    範囲第3項に記載のフォトダイオード。
  5. (5)  ca−匈1−IT・がp−形のものであシ、
    CdT・がn−形のものであゐことを特徴とする特許請
    求の範m第1項に記載のフォトダイオード。
  6. (6)第1a族又は第1族のドナードー/QントをCd
    T・の半絶縁性層中に拡散させることによりn−形Cd
    T・が形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第5
    項に記載のフォトダイオード。
  7. (7)  ドーノqントがInであることを特徴とする
    特許請求の範囲第6項に記載のフォトダイオード。
  8. (8)  Cdビーム、Teビーム及びドー/彎ントビ
    ームを用い、分子ビームエピタキシャル成長によってn
    −形CdT・が形成されたことを特徴とする特許請求の
    範囲第6項に記載のフォトダイオード。
  9. (9)70〜120℃の範囲に加熱した際に、CdxH
    g 1−2 Te材料とCdTe材料間の拡散によって
    傾斜ヘテロジャンクションが形成されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項に記載のフォトダイオード。 04 Xが0.2〜0.3の範囲であF) 、CdxH
    g1−XTe材料中のアクセプター濃度がI X 10
     ”〜5X1016CII−3の範囲であることを特徴
    とする特許請求の範囲第5項に記載のフォトダイオード
    。 Ql)  CdTe (D n−影領域がドープされて
    電子数がn)5X10  α となるようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第5項に記載のフォトダイオ
    ード。 aり Cd工珈□−z Teがn−形のものであり、C
    dT・がp−形のものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載のフォトダイオード。 (13CdTeが0.2〜1μmの:′範囲の厚みを有
    する層であることを特徴とする特許請求の範囲第3項に
    記載のフォトダイオード。 (14+  半絶縁性CdTeの層で不働態化された表
    面を有するp−形CdXHg1−XTeの基板と、Cd
    Te上に選択的に蒸着され且つ70〜120’Cの範囲
    に加熱することによってCdTe中に拡散したInによ
    って形成され九n−形CdT・領域?n−形CdT・の
    領域それぞれがフォトダイオードを構成Cう皆々のn−
    形領竣及び基板と協働する電気接点とを有する配列体に
    形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載のフォトダイオード。
JP57107503A 1981-06-24 1982-06-22 赤外線検出フォトダイオード Granted JPS582078A (ja)

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GB8119440 1981-06-24
GB8119440 1981-06-24

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JPS582078A true JPS582078A (ja) 1983-01-07
JPH0366820B2 JPH0366820B2 (ja) 1991-10-18

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EP (1) EP0068652B1 (ja)
JP (1) JPS582078A (ja)
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GB (1) GB2100927B (ja)
IL (1) IL66037A (ja)

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