JPS62165973A - 赤外線検知装置 - Google Patents
赤外線検知装置Info
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- JPS62165973A JPS62165973A JP61008409A JP840986A JPS62165973A JP S62165973 A JPS62165973 A JP S62165973A JP 61008409 A JP61008409 A JP 61008409A JP 840986 A JP840986 A JP 840986A JP S62165973 A JPS62165973 A JP S62165973A
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- JP
- Japan
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- substrate
- diode
- region
- infrared
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/157—CCD or CID infrared image sensors
- H10F39/1575—CCD or CID infrared image sensors of the hybrid type
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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〕
赤外線を高感度に検知するH g +−x CdヶTe
結晶を用いて形成した赤外線検知素子と、この赤外線検
知素子で光電変換された信号を処理し、Si基板を用い
て形成した電荷結合素子(以下CCDと称する)とを別
個に用意し、検知素子の光電変換部であるダイオードと
、CCDの入力ダイオードとを導電性電極にて結合した
ハイブリッド型赤外線検知装置である。そして、この赤
外線検知素子のダイオードを形成するための不純物原子
導入層の周辺領域のHg +−x Cd X T e結
晶が、他の領域に於げるH g I−xCd x T
e結晶よりX値が高い組成変動層として形成し、このダ
イオード周辺部に於ける表面リーク電流を低下させて検
知素子の信号注入効率を向上させるようにしたもの。
結晶を用いて形成した赤外線検知素子と、この赤外線検
知素子で光電変換された信号を処理し、Si基板を用い
て形成した電荷結合素子(以下CCDと称する)とを別
個に用意し、検知素子の光電変換部であるダイオードと
、CCDの入力ダイオードとを導電性電極にて結合した
ハイブリッド型赤外線検知装置である。そして、この赤
外線検知素子のダイオードを形成するための不純物原子
導入層の周辺領域のHg +−x Cd X T e結
晶が、他の領域に於げるH g I−xCd x T
e結晶よりX値が高い組成変動層として形成し、このダ
イオード周辺部に於ける表面リーク電流を低下させて検
知素子の信号注入効率を向上させるようにしたもの。
本発明はHg +−x Cd X T eの化合物半導
体基板に形成した赤外線検知素子と、Siの半導体基板
に形成したCCDとを結合した赤外線検知装置に関する
。
体基板に形成した赤外線検知素子と、Siの半導体基板
に形成したCCDとを結合した赤外線検知装置に関する
。
赤外線を高感度に検知するH g +−x Cd X
T eのような化合物半導体結晶に光起電力型赤外線検
知素子を形成し、IC等の加工技術が確率されたSt等
の半導体基板に、赤外線検知素子で光電変換された信号
を処理するCODを形成し、これら赤外線検知素子の光
電変換部であるダイオードと、CCDの信号入力部の入
力ダイオードとをインジウム(In)等の金属にて結合
したハイブリッド型■RCCDのような赤外線検知装置
は周知である。
T eのような化合物半導体結晶に光起電力型赤外線検
知素子を形成し、IC等の加工技術が確率されたSt等
の半導体基板に、赤外線検知素子で光電変換された信号
を処理するCODを形成し、これら赤外線検知素子の光
電変換部であるダイオードと、CCDの信号入力部の入
力ダイオードとをインジウム(In)等の金属にて結合
したハイブリッド型■RCCDのような赤外線検知装置
は周知である。
このようなI RCODのような赤外線検知装置は、装
置を構成する赤外線検知素子の表面リーク電流を少な(
し、光電変換された信号のCODへの注入効率を高める
ことが要望されている。
置を構成する赤外線検知素子の表面リーク電流を少な(
し、光電変換された信号のCODへの注入効率を高める
ことが要望されている。
第6図に示すように、このような(RCCDは、P型の
Hg +−x Cd X T e基板1の表面に硫化亜
鉛(Z n S)のような絶縁層2が形成された後、所
定のパターンに開口され、その開口部を通じて基板1に
硼素(B)原子がイオン注入法等を用いて導入され、N
+層3が形成されてPN+接合ダイオードが形成され、
光起電力型赤外線検知素子4が形成されている。
Hg +−x Cd X T e基板1の表面に硫化亜
鉛(Z n S)のような絶縁層2が形成された後、所
定のパターンに開口され、その開口部を通じて基板1に
硼素(B)原子がイオン注入法等を用いて導入され、N
+層3が形成されてPN+接合ダイオードが形成され、
光起電力型赤外線検知素子4が形成されている。
更にこれとは別個にP型のSi基板5の表面には5i0
2腰6を介してポリStよりなる入力ゲート電極7、並
びに蓄積ゲート電極8が形成され、またこの5i02膜
6が開口された後、燐(P)原子等がイオン注入されて
N型層9が形成され、赤外線検知素子の信号入力部の入
力ダイオードが形成されてCCDl0が形成されている
。
2腰6を介してポリStよりなる入力ゲート電極7、並
びに蓄積ゲート電極8が形成され、またこの5i02膜
6が開口された後、燐(P)原子等がイオン注入されて
N型層9が形成され、赤外線検知素子の信号入力部の入
力ダイオードが形成されてCCDl0が形成されている
。
このHg +−x C4X T e基板1に形成された
赤外線検知素子4のダイオードと、Si基板5に形成さ
れているCCDl0の入力ダイオードとは、Inの金属
電極11を用いて結合されてIRCODが形成されてい
る。
赤外線検知素子4のダイオードと、Si基板5に形成さ
れているCCDl0の入力ダイオードとは、Inの金属
電極11を用いて結合されてIRCODが形成されてい
る。
そして赤外線検知素子4で得られた検知信号は、基板1
とN+層3との間のPN接合に形成されたダイオードよ
り、CCDl0の入力ダイオードに注入され、この入力
ゲート電極7に電圧を印加することで、M積ゲート電極
8下に蓄えられ、次の動作、例えば信号転送動作等に備
えるようになっている。
とN+層3との間のPN接合に形成されたダイオードよ
り、CCDl0の入力ダイオードに注入され、この入力
ゲート電極7に電圧を印加することで、M積ゲート電極
8下に蓄えられ、次の動作、例えば信号転送動作等に備
えるようになっている。
このようなI RCODの等価回路を示すと第7図のよ
うになる。
うになる。
図示するように赤外線検知素子のゼロバイアス抵抗15
をRo 、CCDの入力ダイオードの入力コンダクタン
スをgmとすると、赤外線検知素子の信号注入効率は第
(1)式に示すようになる。
をRo 、CCDの入力ダイオードの入力コンダクタン
スをgmとすると、赤外線検知素子の信号注入効率は第
(1)式に示すようになる。
Ro / (RQ + 1/ gmL”−”−−fl)
従ってROが大きくなれば注入効率はIに近ずき大きく
なる。
従ってROが大きくなれば注入効率はIに近ずき大きく
なる。
ところで赤外線検知素子の動作温度(77K )では、
Roを決めているのは表面リーク電流であり、リーク電
流が増加するとROは減少する。
Roを決めているのは表面リーク電流であり、リーク電
流が増加するとROは減少する。
この表面リーク電流は、赤外線検知素子のダイオードを
形成するN+層3の周辺長に依存するため、B原子が注
入されて形成されるN+層3の面積を小さくし、それに
よってダイオードの面積を小さくすると減少するが、こ
のようにすると赤外線検知素子受光面積の減少となるた
め、信号量の低下を招(といった問題点を生じる。
形成するN+層3の周辺長に依存するため、B原子が注
入されて形成されるN+層3の面積を小さくし、それに
よってダイオードの面積を小さくすると減少するが、こ
のようにすると赤外線検知素子受光面積の減少となるた
め、信号量の低下を招(といった問題点を生じる。
また表面リーク電流は、Hg +−x Cd X T
e基板1の表面付近でのN” P接合部におけるトンネ
ル電流が主であり、このl・ンネル電流は基板lを形成
する化合物半導体のエネルギーギヤツブ(εg)に依存
し、εgが大きい程トンネル電流は小さくなる。
e基板1の表面付近でのN” P接合部におけるトンネ
ル電流が主であり、このl・ンネル電流は基板lを形成
する化合物半導体のエネルギーギヤツブ(εg)に依存
し、εgが大きい程トンネル電流は小さくなる。
ここでHg l−X Cd X T e結晶に於いてx
=1、即ちCdTe結晶の場合はεg =leVとなる
が、X〈1になるとεg<1eVとなる。
=1、即ちCdTe結晶の場合はεg =leVとなる
が、X〈1になるとεg<1eVとなる。
従ってN+層3が形成され、N”−P接合部が基板表面
に表れている領域、即ちダイオードの周辺部で、Hg
+−x Cd X T eの結晶のX値を大きくすると
表面リーク電流が小さくなる。
に表れている領域、即ちダイオードの周辺部で、Hg
+−x Cd X T eの結晶のX値を大きくすると
表面リーク電流が小さくなる。
本発明は上記した事項に鑑みて成されたもので、IRC
CDを構成する赤外線検知素子のダイオードを形成する
N+層の周辺部がX値の高いHg 5xCdxTeの組
成変動層で形成されるようにして、表面リーク電流を減
少させ、Roを大きくして赤外線検知素子の信号注入効
率を高めたI RCODの提供を目的とする。
CDを構成する赤外線検知素子のダイオードを形成する
N+層の周辺部がX値の高いHg 5xCdxTeの組
成変動層で形成されるようにして、表面リーク電流を減
少させ、Roを大きくして赤外線検知素子の信号注入効
率を高めたI RCODの提供を目的とする。
本発明のI RCCDは、赤外線検知素子の光電変換部
であるダイオードを形成するためにHg +−xCdx
Te基板に設けられた不純物原子導入層3の周辺領域に
於けるH g +−x Cd X T e lの結晶が
、前記不純物原子導入層3の周辺領域以外の領域に於け
るHg +−x Cd xT eの結晶よりも、X値を
大きくした組成変動層22にて形成されている。
であるダイオードを形成するためにHg +−xCdx
Te基板に設けられた不純物原子導入層3の周辺領域に
於けるH g +−x Cd X T e lの結晶が
、前記不純物原子導入層3の周辺領域以外の領域に於け
るHg +−x Cd xT eの結晶よりも、X値を
大きくした組成変動層22にて形成されている。
本発明のIRCCDは、赤外線検知素子のダイオードを
形成する不純物原子導入層3の周囲に於けるHg+−x
cdxTe結晶のX値を高くした組成変動層22を設け
ることで、このダイオードの周辺部に於ける結晶のエネ
ルギーギャップを大きくし、それによってダイオードの
表面リーク電流を小さくして、ダイオードの信号注入効
率を増大させるようにする。
形成する不純物原子導入層3の周囲に於けるHg+−x
cdxTe結晶のX値を高くした組成変動層22を設け
ることで、このダイオードの周辺部に於ける結晶のエネ
ルギーギャップを大きくし、それによってダイオードの
表面リーク電流を小さくして、ダイオードの信号注入効
率を増大させるようにする。
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I RCCDに於ける赤外線検知素子
の要部構造を示す断面図で、図示するようにP型のHg
+−x Cd XT e基板1には、B原子がイオン
注入されてN+層3が形成されている。
の要部構造を示す断面図で、図示するようにP型のHg
+−x Cd XT e基板1には、B原子がイオン
注入されてN+層3が形成されている。
この基板1のN“層30周辺領域には、その上に選択的
に形成されたCdTeの結晶層21と、その下のHg
+−x Cd X T e基板との相互拡散によってX
値が他の領域よりも大きいHg +−x Cd X T
eの組成変動層22が形成されている。
に形成されたCdTeの結晶層21と、その下のHg
+−x Cd X T e基板との相互拡散によってX
値が他の領域よりも大きいHg +−x Cd X T
eの組成変動層22が形成されている。
更に基板1上にZnSのような絶縁膜2が形成された後
、所定のパターンに開口され、前記形成されたN+層3
に接触するようにInよりなる金属電極11が所定のパ
ターンに接続形成されている。
、所定のパターンに開口され、前記形成されたN+層3
に接触するようにInよりなる金属電極11が所定のパ
ターンに接続形成されている。
このようにすれば、赤外線検知素子のダイオードを形成
するN+領域3の周辺領域が、他の領域よりX値の大き
い、従ってエルギーギャップの大きいHg+−xCdx
Teの組成変動層22で形成されているため、その部分
でトンネル電流が少なくなり、従ってダイオード周辺部
における表面リーグ電流も少なくなる。そのため、赤外
線検知素子のRaも大きくなり、検知素子の信号注入効
率も向上する。
するN+領域3の周辺領域が、他の領域よりX値の大き
い、従ってエルギーギャップの大きいHg+−xCdx
Teの組成変動層22で形成されているため、その部分
でトンネル電流が少なくなり、従ってダイオード周辺部
における表面リーグ電流も少なくなる。そのため、赤外
線検知素子のRaも大きくなり、検知素子の信号注入効
率も向上する。
このような赤外線検知素子の製造方法に付いて述べる。
まず第2図に示すようにHg +−x Cd X T
e基板1上に厚さが5μm程度のCdTeの結晶層21
を分子線エビクキシャル成長法等を用いて形成する。
e基板1上に厚さが5μm程度のCdTeの結晶層21
を分子線エビクキシャル成長法等を用いて形成する。
次いで第3図に示すように該基板1上にホトレジスト膜
(図示せず)を形成後、所定のパターンにホトリソグラ
フィ法を用いて開口し、このホトレジスト膜をマスクと
して、基板1に形成するN+層上のCdTeの結晶層2
1の領域をエツチング除去し、開口部23を形成する。
(図示せず)を形成後、所定のパターンにホトリソグラ
フィ法を用いて開口し、このホトレジスト膜をマスクと
して、基板1に形成するN+層上のCdTeの結晶層2
1の領域をエツチング除去し、開口部23を形成する。
次いで第4図に示すように基板1を真空中で約500°
Cの温度で、2時間程度加熱することで、Hg、xC
dxTeの基板1と、基板1上に形成されたCdTe結
晶層21との相互拡散により、X値が他の領域よりも高
いHg +−x Cd x T eの組成変動層22を
、基板1に形成されるべきN+層3の周囲に予め形成す
る。
Cの温度で、2時間程度加熱することで、Hg、xC
dxTeの基板1と、基板1上に形成されたCdTe結
晶層21との相互拡散により、X値が他の領域よりも高
いHg +−x Cd x T eの組成変動層22を
、基板1に形成されるべきN+層3の周囲に予め形成す
る。
この時、X値の高いHg1−xCd、Teの組成変動層
22は、深さが約5μmで形成されるが、後の工程で形
成されるN+領領域方向にも矢印へで示すように拡散し
て拡がる。また形成される組成変動層22の深さは、加
熱処理温度、加熱時間、禎層されるCdTe結晶層21
の厚さによって異なり、これ等の条件を適宜選択して組
成変動層22の深さ、および横方向に拡散する寸法をS
jM整すると良い。
22は、深さが約5μmで形成されるが、後の工程で形
成されるN+領領域方向にも矢印へで示すように拡散し
て拡がる。また形成される組成変動層22の深さは、加
熱処理温度、加熱時間、禎層されるCdTe結晶層21
の厚さによって異なり、これ等の条件を適宜選択して組
成変動層22の深さ、および横方向に拡散する寸法をS
jM整すると良い。
次いで第5図に示すようにCd T e結晶層21をマ
スクとしてB原子をイオン注入してN+層3を形成する
。
スクとしてB原子をイオン注入してN+層3を形成する
。
この時N+層3の周辺領域は、前記した組成変動層22
内に形成されることになる。
内に形成されることになる。
次いで前記した第1図に示すように、ZnSのような絶
縁膜2を蒸着により形成した後、電極接続部を開口し、
電極工1を接続形成して赤外線検知素子を形成する。
縁膜2を蒸着により形成した後、電極接続部を開口し、
電極工1を接続形成して赤外線検知素子を形成する。
以上述べたように、本発明の赤外線検知装置によれば、
装置を構成する赤外線検知素子のダイオードを形成する
P−N+接合部の周辺領域がX値の高いHgl、xCd
xTeの組成変動層にて形成されているため、表面リー
ク電流の小さい信号注入効率の大きい赤外線検知装置が
得られる効果がある。
装置を構成する赤外線検知素子のダイオードを形成する
P−N+接合部の周辺領域がX値の高いHgl、xCd
xTeの組成変動層にて形成されているため、表面リー
ク電流の小さい信号注入効率の大きい赤外線検知装置が
得られる効果がある。
第1図は本発明の赤外線検知装置の一実施例の要部を示
す断面図、 第2図より第5図迄は、本実施例の装置の製造方法を工
程順に示す断面図、 第6図は従来の赤外線検知装置の要部構造を示す断面図
、 第7図は第6図に示す装置の等価回路を示す図である。 図に於いて、 1はHg +−x Cd xT e基板、2は絶縁膜、
3はN+層、11は電極、21はCd T e結晶層、
22は組成変動層、23は開口部、矢印Aは組成変動層
の拡散方向を示す矢印である。 藉ε7T緯y印猪ル閣1禮鐸酎韻図 第 1 図 zトイトロ月グ+<rJ!fscdre%!百Iaノ嘔
1刃プ互に゛工禄の第 2図 千充明W装ff−tt) Cd TC工・ンチΔ“丁j
’ffJ第 3 図 1feqノ装動朗皮灸靭」肪゛工扛ロ 第 4 図 *ie月/l’i;Si/IN”)腎f+A’lネ孟し
]第 5 図 第 6 図 t71線杖如劉1卆西ロ路口 第 7 図
す断面図、 第2図より第5図迄は、本実施例の装置の製造方法を工
程順に示す断面図、 第6図は従来の赤外線検知装置の要部構造を示す断面図
、 第7図は第6図に示す装置の等価回路を示す図である。 図に於いて、 1はHg +−x Cd xT e基板、2は絶縁膜、
3はN+層、11は電極、21はCd T e結晶層、
22は組成変動層、23は開口部、矢印Aは組成変動層
の拡散方向を示す矢印である。 藉ε7T緯y印猪ル閣1禮鐸酎韻図 第 1 図 zトイトロ月グ+<rJ!fscdre%!百Iaノ嘔
1刃プ互に゛工禄の第 2図 千充明W装ff−tt) Cd TC工・ンチΔ“丁j
’ffJ第 3 図 1feqノ装動朗皮灸靭」肪゛工扛ロ 第 4 図 *ie月/l’i;Si/IN”)腎f+A’lネ孟し
]第 5 図 第 6 図 t71線杖如劉1卆西ロ路口 第 7 図
Claims (2)
- (1)水銀・カドミウム・テルル(Hg_1_−_xC
d_xTe)よりなる化合物半導体基板(1)に形成し
た赤外線検知素子(4)の光電変換部であるダイオード
と、前記赤外線検知素子(4)で光電変換された信号を
処理する電荷結合素子(10)の入力ダイオードとを導
電性電極(11)で結合した構成に於いて、前記赤外線
検知素子(4)の光電変換部のダイオードを形成するた
めにHg_1_−_xCd_xTe基板(1)に設けら
れた不純物原子導入層(3)の周辺領域に於けるHg_
1_−_xCd_xTeの結晶が、前記不純物原子導入
層(3)の周辺領域以外の領域に於けるHg_1_−_
xCd_xTeの結晶よりも、x値を大きくした組成変
動層(22)として形成されていることを特徴とする赤
外線検知装置。 - (2)前記組成変動層(22)が、Hg_1_−_xC
d_xTe基板(1)と、該基板(1)の不純物原子導
入層(3)以外の領域上に選択的に形成されたテルル化
カドミウム(CdTe)結晶層(21)との相互拡散に
より形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の赤外線検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61008409A JPS62165973A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 赤外線検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61008409A JPS62165973A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 赤外線検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165973A true JPS62165973A (ja) | 1987-07-22 |
Family
ID=11692351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61008409A Pending JPS62165973A (ja) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | 赤外線検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62165973A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187994A (en) * | 1990-10-23 | 1993-02-23 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP61008409A patent/JPS62165973A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5187994A (en) * | 1990-10-23 | 1993-02-23 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Rotary motion to longitudinal motion converting mechanism |
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