JPS63147366A - 配列型赤外線検知器 - Google Patents
配列型赤外線検知器Info
- Publication number
- JPS63147366A JPS63147366A JP61295346A JP29534686A JPS63147366A JP S63147366 A JPS63147366 A JP S63147366A JP 61295346 A JP61295346 A JP 61295346A JP 29534686 A JP29534686 A JP 29534686A JP S63147366 A JPS63147366 A JP S63147366A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- signal processor
- semiconductor
- signal processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は配列型赤外線検知器に関し、特に狭禁制帯幅の
半導体を用いた配列型赤外線検知器に関する。
半導体を用いた配列型赤外線検知器に関する。
一般に、赤外線検知器においては狭禁制帯幅の半導体を
用いたものが高感度である事が知られている。特に、単
体の検知素子を一次元、あるいは二次元に配列した構成
をとった検知器は赤外線撮像装置に用いる場合、非常に
有効である。
用いたものが高感度である事が知られている。特に、単
体の検知素子を一次元、あるいは二次元に配列した構成
をとった検知器は赤外線撮像装置に用いる場合、非常に
有効である。
従来の配列型赤外線検知器の構成としては、例えば雑誌
［ニス・ピー・アイ・イー（Ｓ、Ｐ、Ｉ。
［ニス・ピー・アイ・イー（Ｓ、Ｐ、Ｉ。
Ｅ）」（第４４３巻１９８３年１２０頁）に示されてい
る様に、赤外線検知部のみ狭禁制帯幅の半導体を用い、
これをシリコンのＣＣＤ （電荷結合素子〉等の信号処
理部に接続したハイブリッド構造が知られている。
る様に、赤外線検知部のみ狭禁制帯幅の半導体を用い、
これをシリコンのＣＣＤ （電荷結合素子〉等の信号処
理部に接続したハイブリッド構造が知られている。
第２図は従来の配列型赤外線検知器の一例を示す断面図
である。同図において、従来の配列型赤外線検知器の構
成は、ＣｄＴｅ基板１１．Ｈｇｏ−ｇ Ｃｄ Ｏ，２Ｔ
ｅ層３、このＨｇ ｏ・ｓ Ｃｄ ０−２Ｔｅ層３上
に形成された赤外線検知部となるホトダイオード４．イ
ンジウム柱１２．シリコンＣＣＤを含む信号処理用チッ
プ１３．信号処理部への電荷信号注入層７とを有してい
る。この構成においては、ＣｄＴｅ基板１１上にエピタ
キシャル成長させたＨ ｇ ｏｏｇ Ｃｄ ｇ、２ Ｔ
ｅ層３中に赤外線検知部（４）を形成し、これにＣｄ
Ｔｅ基板１１１１Ｎから赤外光２０が入射し、その出力
となる電気信号をインジウム柱１２を通してシリコンＣ
ＣＤｌ３に入力するものである。これにより、配列され
た各赤外線検知部からの信号はシリコンＣＣＤｌ３を通
して外部に読出される事になる。
である。同図において、従来の配列型赤外線検知器の構
成は、ＣｄＴｅ基板１１．Ｈｇｏ−ｇ Ｃｄ Ｏ，２Ｔ
ｅ層３、このＨｇ ｏ・ｓ Ｃｄ ０−２Ｔｅ層３上
に形成された赤外線検知部となるホトダイオード４．イ
ンジウム柱１２．シリコンＣＣＤを含む信号処理用チッ
プ１３．信号処理部への電荷信号注入層７とを有してい
る。この構成においては、ＣｄＴｅ基板１１上にエピタ
キシャル成長させたＨ ｇ ｏｏｇ Ｃｄ ｇ、２ Ｔ
ｅ層３中に赤外線検知部（４）を形成し、これにＣｄ
Ｔｅ基板１１１１Ｎから赤外光２０が入射し、その出力
となる電気信号をインジウム柱１２を通してシリコンＣ
ＣＤｌ３に入力するものである。これにより、配列され
た各赤外線検知部からの信号はシリコンＣＣＤｌ３を通
して外部に読出される事になる。
しかしながら、上述した従来の配列型赤外線検知器は、
その製造においてＨｇＯ，Ｂ ＣｄＯ，２Ｔｅ３上に形
成された各赤外線検知部（４）とシリコンＣＣＤ（１３
）をインジウム柱１２で接続するという極めて困難な工
程を要する。更に、この配列型赤外線検知器は７７に程
度に冷却して使用するのが普通であるが、何回も使用し
ているうちに、Ｈｇｏ−ｓ Ｃｄｏ、２ Ｔｅとシリコ
ンとの熱膨張率の違いにより、両者の接続部分、すなわ
ちインジウム柱１２において断線を生じる。赤外線撮像
装置に用いる場合には２次元に数多くの検知器が配列さ
れた構成を持つ配列型赤外線検知器が妓適であるが、こ
の様に検知器の数が多くなるとその接続の数も多くなる
ので、この配列型赤外線検知器の信頼性は低いものとな
る。
その製造においてＨｇＯ，Ｂ ＣｄＯ，２Ｔｅ３上に形
成された各赤外線検知部（４）とシリコンＣＣＤ（１３
）をインジウム柱１２で接続するという極めて困難な工
程を要する。更に、この配列型赤外線検知器は７７に程
度に冷却して使用するのが普通であるが、何回も使用し
ているうちに、Ｈｇｏ−ｓ Ｃｄｏ、２ Ｔｅとシリコ
ンとの熱膨張率の違いにより、両者の接続部分、すなわ
ちインジウム柱１２において断線を生じる。赤外線撮像
装置に用いる場合には２次元に数多くの検知器が配列さ
れた構成を持つ配列型赤外線検知器が妓適であるが、こ
の様に検知器の数が多くなるとその接続の数も多くなる
ので、この配列型赤外線検知器の信頼性は低いものとな
る。
シリコンＣＣＤ １３のチップを赤外線検知部に接続せ
ずにＣＣＤも検知部と同一半導体上、すなわちＨｇ ａ
−ｓ Ｃｄ ｏ、２ Ｔ ｅ層２」二に形成すればこれ
らの問題点は解消する。しかし、シリコンを用いた場合
には高性能のＣＣＤが製造できるのに対して、）−（ｇ
ｏ、８Ｃｄｏ、２ Ｔｅを用いた場合には高性能のＣＣ
Ｄを得る事は極めて困難である。
ずにＣＣＤも検知部と同一半導体上、すなわちＨｇ ａ
−ｓ Ｃｄ ｏ、２ Ｔ ｅ層２」二に形成すればこれ
らの問題点は解消する。しかし、シリコンを用いた場合
には高性能のＣＣＤが製造できるのに対して、）−（ｇ
ｏ、８Ｃｄｏ、２ Ｔｅを用いた場合には高性能のＣＣ
Ｄを得る事は極めて困難である。
また、ＣＣＤ等の信号処理部が同一チップ上に無ければ
、配列の数が多い場合には外部への配線の数が極めて多
くなり実用は不可能になる事は明白である。
、配列の数が多い場合には外部への配線の数が極めて多
くなり実用は不可能になる事は明白である。
本発明の目的は、配線の断線を生ずる可能性が少なく信
頼性が高く、かつ高性能な配列型赤外線検知２；を提供
する事にある。
頼性が高く、かつ高性能な配列型赤外線検知２；を提供
する事にある。
１問題点を解決するための手段〕
本発明の配列型赤外線検知器は、第１の半導体層上に直
接、あるいは第２の半導体層を介して第３の半導体層が
形成され、この第３の半導体層に赤外線検知部が、この
赤外線検知部からの出力信号を処理する信号処理部が前
記第１の半導体層にそれぞれ形成され、この第１の半導
体層から前記第３の半導体層に達する穴を通じて前記赤
外線検知部と前記信号処理部が電気的に接続されている
という特徴とする。
接、あるいは第２の半導体層を介して第３の半導体層が
形成され、この第３の半導体層に赤外線検知部が、この
赤外線検知部からの出力信号を処理する信号処理部が前
記第１の半導体層にそれぞれ形成され、この第１の半導
体層から前記第３の半導体層に達する穴を通じて前記赤
外線検知部と前記信号処理部が電気的に接続されている
という特徴とする。
本発明の構成は、高性能のＣＣＤ （信号処理部）を製
造可能な半導体上に半絶縁性の半導体をエピタキシャル
成長させ、更にこの上に赤外線検知部を形成する狭禁制
帯幅の半導体を成長させ、更にこれらを貫通する穴を通
して検知部と信号処理部とを電気的に接続するものであ
る。従って、従来の検知器の様に、インジウム柱による
検知部・と信号処理部との接続は不要となり、接続部分
の断線の確率は小さくなり、信頼性の高い検知器がマｉ
′ｒられる。
造可能な半導体上に半絶縁性の半導体をエピタキシャル
成長させ、更にこの上に赤外線検知部を形成する狭禁制
帯幅の半導体を成長させ、更にこれらを貫通する穴を通
して検知部と信号処理部とを電気的に接続するものであ
る。従って、従来の検知器の様に、インジウム柱による
検知部・と信号処理部との接続は不要となり、接続部分
の断線の確率は小さくなり、信頼性の高い検知器がマｉ
′ｒられる。
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。同図に
おいて、本実施例は、ＧａＡｓ層１、この上に形成した
半絶縁性Ｃｄ Ｔ ｅ層２、更にその−Ｌに形成したＨ
ｇ（３，２，Ｃｄｏ、２ Ｔｅ層３、ＨｇＣｄ Ｔ
ｅ層３中に形成された「１〜ダイオード４、絶縁膜５、
金属電極６、Ｇａ Ａ ｓ層１への電荷信号注入層７、
ＧａＡｓ層１に形成された電荷転送用ゲート、ＩＣＣＤ
を含む信号処理部８とを有している。
おいて、本実施例は、ＧａＡｓ層１、この上に形成した
半絶縁性Ｃｄ Ｔ ｅ層２、更にその−Ｌに形成したＨ
ｇ（３，２，Ｃｄｏ、２ Ｔｅ層３、ＨｇＣｄ Ｔ
ｅ層３中に形成された「１〜ダイオード４、絶縁膜５、
金属電極６、Ｇａ Ａ ｓ層１への電荷信号注入層７、
ＧａＡｓ層１に形成された電荷転送用ゲート、ＩＣＣＤ
を含む信号処理部８とを有している。
本実施例においては、Ｇ ａ Ａ ｓ層１上に分子線エ
ピタキシー等の方法でＣｄ Ｔ ｅ層２を成長させ、更
にその上に同様の方法で” ｇ ｏ、ｓ Ｃｄ Ｏ，ｚ
Ｔｅ層３を成長させる。あるいは同様の方法でＣｄＴｅ
層２を基板として両側の面にＧａＡｓ層１ 、 Ｈｇｏ
、ｇ Ｃｄｏ、ｚ Ｔｅ層３を成長させてもよい。ＩＩ
ｇ ｏ、ｇ Ｃｄ Ｏ，Ｚ Ｔ ｅ層３上にはイオン
注入等の方法によってホトダイオード４を形成し、Ｇａ
Ａｓ層１上にはＣＣＤ等の信号処理部８を形成する。更
にＧａＡｓ層１からＨｇ ｏ、ｓ Ｃｄ ｇ、２ Ｔｅ
層３を貫通する穴９を介して金属電極６によってホトダ
イオード４と信号処理部８を接続する。
ピタキシー等の方法でＣｄ Ｔ ｅ層２を成長させ、更
にその上に同様の方法で” ｇ ｏ、ｓ Ｃｄ Ｏ，ｚ
Ｔｅ層３を成長させる。あるいは同様の方法でＣｄＴｅ
層２を基板として両側の面にＧａＡｓ層１ 、 Ｈｇｏ
、ｇ Ｃｄｏ、ｚ Ｔｅ層３を成長させてもよい。ＩＩ
ｇ ｏ、ｇ Ｃｄ Ｏ，Ｚ Ｔ ｅ層３上にはイオン
注入等の方法によってホトダイオード４を形成し、Ｇａ
Ａｓ層１上にはＣＣＤ等の信号処理部８を形成する。更
にＧａＡｓ層１からＨｇ ｏ、ｓ Ｃｄ ｇ、２ Ｔｅ
層３を貫通する穴９を介して金属電極６によってホトダ
イオード４と信号処理部８を接続する。
前述の様に、ホトダイオード４と同じＩ−１ｇ ｏ。８
Ｃｄｏ、２Ｔｅ３上にＣＣＤ等の信号処理部８を形成し
た場合には効率良く信号電荷が転送できるＣＣＤを製造
する事は不可能である。その最大の理由としては、例え
ば、雑誌［インフラレッドフィジクスＪ （Ｉｎｆｒ
ａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２０巻１９８０年１頁）
等で述べられている様に、Ｈｇｏ、ｇ Ｃｄｏ、２Ｔ
ｅの禁制帯幅が０．１ｅＶと非常に小さい事がある。
Ｃｄｏ、２Ｔｅ３上にＣＣＤ等の信号処理部８を形成し
た場合には効率良く信号電荷が転送できるＣＣＤを製造
する事は不可能である。その最大の理由としては、例え
ば、雑誌［インフラレッドフィジクスＪ （Ｉｎｆｒ
ａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ第２０巻１９８０年１頁）
等で述べられている様に、Ｈｇｏ、ｇ Ｃｄｏ、２Ｔ
ｅの禁制帯幅が０．１ｅＶと非常に小さい事がある。
これによると、狭禁制帯幅の半導体においては、ＣＣＤ
等の基本構造となるＭＩＳ（金属−絶縁物一半導体）構
造においてトンネル電流が発生ずる為にゲートに大電圧
が印加できず、蓄積あるいは転送する電荷量が小さくな
る。従って、ＣＣＤ等の信号処理部８はＨｇ ｏｌｇ
Ｃｄ １１．２ Ｔ ｅよりも禁制帯幅の広い半導体で
形成する事が必要となる。
等の基本構造となるＭＩＳ（金属−絶縁物一半導体）構
造においてトンネル電流が発生ずる為にゲートに大電圧
が印加できず、蓄積あるいは転送する電荷量が小さくな
る。従って、ＣＣＤ等の信号処理部８はＨｇ ｏｌｇ
Ｃｄ １１．２ Ｔ ｅよりも禁制帯幅の広い半導体で
形成する事が必要となる。
一方、シリコン上にｌ−１ｇ、、、Ｂ Ｃａｏ、２ Ｔ
ｅをエピタキシャル成長させる事は困難であるが、Ｇａ
Ａｓ等の■−■族化合物半導体上には分子線エピタキシ
ー等の方法で成長させる事ができる。更にこの時、両者
の間にＣｄ Ｔ ｅ層を介在させれば成長したＨｇｏ、
ｇ ｃａ、、２Ｔｅ層の結晶性は向上する。
ｅをエピタキシャル成長させる事は困難であるが、Ｇａ
Ａｓ等の■−■族化合物半導体上には分子線エピタキシ
ー等の方法で成長させる事ができる。更にこの時、両者
の間にＣｄ Ｔ ｅ層を介在させれば成長したＨｇｏ、
ｇ ｃａ、、２Ｔｅ層の結晶性は向上する。
Ｇ ａ Ａ ｓ等の■−ｖ族化合物半導体は一般にその
禁制帯幅も１ｅＶ程度と充分に大きく、シリコンには劣
るものの、充分動作するＣＣＤを製造する事は可能であ
る。
禁制帯幅も１ｅＶ程度と充分に大きく、シリコンには劣
るものの、充分動作するＣＣＤを製造する事は可能であ
る。
また、１ｆｔ−Ｖ族化合物半導体でなくとも、例えば禁
制帯幅が０．２５ｅＶ程度のＨｇｏ、７Ｃｄｎ、３Ｔｅ
であってもＨｇＯ，ｇ Ｃｄ６．２ Ｔ ｅの０．１ｅ
Ｖに対して充分に大きく、同様にＣＣＤを形成する事が
できる。従って、本実施例においては、Ｈｇｏ−ｇ Ｃ
ｄ ｎ、２ Ｔ ｅ層３上に形成されたホＩ・ダイオー
ド４からの出力信号をＧ ａ Ａ ｓ層１上の信号処理
部８で処理するという動作が可能になる。
制帯幅が０．２５ｅＶ程度のＨｇｏ、７Ｃｄｎ、３Ｔｅ
であってもＨｇＯ，ｇ Ｃｄ６．２ Ｔ ｅの０．１ｅ
Ｖに対して充分に大きく、同様にＣＣＤを形成する事が
できる。従って、本実施例においては、Ｈｇｏ−ｇ Ｃ
ｄ ｎ、２ Ｔ ｅ層３上に形成されたホＩ・ダイオー
ド４からの出力信号をＧ ａ Ａ ｓ層１上の信号処理
部８で処理するという動作が可能になる。
また、信号処理用チップとＨｇｏ、ａＣｄθ、２Ｔｅが
インジウム柱で電気的かつ機械的に接続している従来の
構造に比べ、本実施例はエピタキシャル成長を用いて信
号処理用チップとＨｇ ｏｌｇ Ｃｄ＋３．２Ｔｅとが
全面にわたり原子しベルで接合している為にその接合強
度が大きい事は明らかである。従って得られた配列型赤
外線検知器の信頼性は高いものとなる。
インジウム柱で電気的かつ機械的に接続している従来の
構造に比べ、本実施例はエピタキシャル成長を用いて信
号処理用チップとＨｇ ｏｌｇ Ｃｄ＋３．２Ｔｅとが
全面にわたり原子しベルで接合している為にその接合強
度が大きい事は明らかである。従って得られた配列型赤
外線検知器の信頼性は高いものとなる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明は、禁制帯幅の広い半導体上に
狭禁制帯幅の半導体を成長させ、前者にＣＣＤ等の信号
処理部、後者に赤外線検知部をそれぞれ形成し、これら
を両者を貫通した穴を通して電気的に接続することによ
り、複数の赤外線検知器と、これらの出力信号を処理す
る信号処理部とを有する配列型赤外線検知器が得られる
。また、この配列型赤外線検知器は信号処理部を形成し
た半導体と赤外線検知部を形成した半導体とが、強く接
合している為に強度が大きく信頼性の高いものとなる。
狭禁制帯幅の半導体を成長させ、前者にＣＣＤ等の信号
処理部、後者に赤外線検知部をそれぞれ形成し、これら
を両者を貫通した穴を通して電気的に接続することによ
り、複数の赤外線検知器と、これらの出力信号を処理す
る信号処理部とを有する配列型赤外線検知器が得られる
。また、この配列型赤外線検知器は信号処理部を形成し
た半導体と赤外線検知部を形成した半導体とが、強く接
合している為に強度が大きく信頼性の高いものとなる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の配列型赤外線検知器の一例を示す断面図である。 ■・・・ＧａＡｓ層、２−Ｃｄ Ｔ ｅ層、３ ・Ｈｇ
。、８（ミｄ。、ｚＴｅ層、４・・・ポ１〜ダイオード
、５・・・絶縁膜、６・・・金属電極、７・・・電荷信
号注入層、８・・・信号処理部、９・・・穴、１１・・
・Ｃｄ Ｔ ｅ基板、１２・・・インジウム柱、１３・
・・シリコンＣＣＤチップ、２０・・・赤外光。 ′：′、４．−．ぐゝ 代理人 弁理士 内 原 。、ｌ、＋−１！、（Ｃ・
。 ”％＋−＋ゴ。
の配列型赤外線検知器の一例を示す断面図である。 ■・・・ＧａＡｓ層、２−Ｃｄ Ｔ ｅ層、３ ・Ｈｇ
。、８（ミｄ。、ｚＴｅ層、４・・・ポ１〜ダイオード
、５・・・絶縁膜、６・・・金属電極、７・・・電荷信
号注入層、８・・・信号処理部、９・・・穴、１１・・
・Ｃｄ Ｔ ｅ基板、１２・・・インジウム柱、１３・
・・シリコンＣＣＤチップ、２０・・・赤外光。 ′：′、４．−．ぐゝ 代理人 弁理士 内 原 。、ｌ、＋−１！、（Ｃ・
。 ”％＋−＋ゴ。
Claims (1)
- 第１の半導体層上に直接、あるいは第２の半導体層を
介して第３の半導体層が形成され、この第３の半導体層
に赤外線検知部が、この赤外線検知部からの出力信号を
処理する信号処理部が前記第１の半導体層にそれぞれ形
成され、この第１の半導体層から前記第３の半導体層に
達する穴を通じて前記赤外線検知部と前記信号処理部が
電気的に接続されている事を特徴とする配列型赤外線検
知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61295346A JPS63147366A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 配列型赤外線検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61295346A JPS63147366A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 配列型赤外線検知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147366A true JPS63147366A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=17819421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61295346A Pending JPS63147366A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 配列型赤外線検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147366A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248077A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | 配列型赤外線検知器 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP61295346A patent/JPS63147366A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02248077A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | 配列型赤外線検知器 |
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