JPS63273365A - 赤外線検出デバイス - Google Patents
赤外線検出デバイスInfo
- Publication number
- JPS63273365A JPS63273365A JP62108033A JP10803387A JPS63273365A JP S63273365 A JPS63273365 A JP S63273365A JP 62108033 A JP62108033 A JP 62108033A JP 10803387 A JP10803387 A JP 10803387A JP S63273365 A JPS63273365 A JP S63273365A
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- infrared
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- infrared detection
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光起電力型赤外線検出デバイスに関シ、特
に、半絶縁性カドミウムチルライド（ＣｄＴｅ）基板上
に水銀カドミウムチルライド（）ＩｇｃｄＴｅ）層をエ
ピタキシャル成長したウェハを使用して、カドミウムチ
ルライド側から赤外線を入射する（以後、裏面入射型と
呼ぶ）光起電力型赤外線検出デバイスの改良に関するも
のである。
に、半絶縁性カドミウムチルライド（ＣｄＴｅ）基板上
に水銀カドミウムチルライド（）ＩｇｃｄＴｅ）層をエ
ピタキシャル成長したウェハを使用して、カドミウムチ
ルライド側から赤外線を入射する（以後、裏面入射型と
呼ぶ）光起電力型赤外線検出デバイスの改良に関するも
のである。
第３図は例えばＩＥＥＥ Ｉ−ランザクションズオン
エレクトロン デバイシーズ 第ＥＤ −２１（１９
８２年） （Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌＪＤ−２９（１９
８２） ）の２７５ページに示された従来の赤外線検出
デバイスを示す断面図であり、図において、１は半絶縁
性のカドミウムチルライド（ＣｄＴｅ）基板、２はこの
基板１上に例えば液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ）
、分子線エビタキシャル成長法（ＭＢＥ）、有機金属化
学堆積法（ＭＯＣＶ Ｄ）等によって成長した１０μｍ
程度の厚みのｐ型ＨｇＣｄＴｅ層、３はこのｐ型ＨｇＣ
ｄＴｅ［２に例えばホウ素（Ｂ）のイオン注入あるいは
水銀（）Ｉｇ）の拡散によって島状に形成されたｎ ’
ｐＭ域、４は例えば硫化亜鉛（Ｚｎ Ｓ ）から成る表
面安定化膜、５は前記ｎ領域３とシリコン（Ｓｔ）上に
形成された電荷結合素子（ＣＣＤ）とを電気的１機械的
に結合するための、例えばインジウム（Ｉｎ）で形成さ
れた金属バンプ、６は入射する赤外線である。
エレクトロン デバイシーズ 第ＥＤ −２１（１９
８２年） （Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ ＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌＪＤ−２９（１９
８２） ）の２７５ページに示された従来の赤外線検出
デバイスを示す断面図であり、図において、１は半絶縁
性のカドミウムチルライド（ＣｄＴｅ）基板、２はこの
基板１上に例えば液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ）
、分子線エビタキシャル成長法（ＭＢＥ）、有機金属化
学堆積法（ＭＯＣＶ Ｄ）等によって成長した１０μｍ
程度の厚みのｐ型ＨｇＣｄＴｅ層、３はこのｐ型ＨｇＣ
ｄＴｅ［２に例えばホウ素（Ｂ）のイオン注入あるいは
水銀（）Ｉｇ）の拡散によって島状に形成されたｎ ’
ｐＭ域、４は例えば硫化亜鉛（Ｚｎ Ｓ ）から成る表
面安定化膜、５は前記ｎ領域３とシリコン（Ｓｔ）上に
形成された電荷結合素子（ＣＣＤ）とを電気的１機械的
に結合するための、例えばインジウム（Ｉｎ）で形成さ
れた金属バンプ、６は入射する赤外線である。
ＨｇＣｄＴｅはＨｇＴｅとＣｄＴｅの混晶であり、特に
ＨｇＴｅが０．８の組成の結晶は、１０μｍ帯の赤外線
検出素子用材料として広く使われている。最近特に多素
子化が進み、６４Ｘ６４程度の画素数を持つ検出素子が
形成され、５ｉ−ＣＯＤと結合し固体撮像装置として広
範囲の用途が期待されている。このようなＨｇＣｄＴｅ
素子とＣＣＤの高密度の結合には、金属バンプを用いて
フェイスダウンボンディングするのが一般的である。そ
の場合、裏面入射方式とする必要があり、赤外光に対し
て透明なＣｄＴｅ基板上に成長したＨｇＣｄＴｅ［が有
効である。
ＨｇＴｅが０．８の組成の結晶は、１０μｍ帯の赤外線
検出素子用材料として広く使われている。最近特に多素
子化が進み、６４Ｘ６４程度の画素数を持つ検出素子が
形成され、５ｉ−ＣＯＤと結合し固体撮像装置として広
範囲の用途が期待されている。このようなＨｇＣｄＴｅ
素子とＣＣＤの高密度の結合には、金属バンプを用いて
フェイスダウンボンディングするのが一般的である。そ
の場合、裏面入射方式とする必要があり、赤外光に対し
て透明なＣｄＴｅ基板上に成長したＨｇＣｄＴｅ［が有
効である。
このように冑集積度の赤外線検出素子になると、それぞ
れの素子及び素子間に入射される赤外線の検出電流が互
いに干渉して分解能が低下するなどして、検出信号や映
像に悪影響があり、改善が要望されている。
れの素子及び素子間に入射される赤外線の検出電流が互
いに干渉して分解能が低下するなどして、検出信号や映
像に悪影響があり、改善が要望されている。
第３図には、隣接する２素子の配列を示しているが、Ｃ
ｄＴｅの基板１の表面にはｐ型のＨｇＣｄＴｅのエピタ
キシャル層２が１０μｍ程度の厚みで形成される。この
ｐ型のＨｇＣｄＴｅのエピタキシャル層２上に絶縁膜４
が４０００人の厚みで形成され、一方ｎ型領域３が図の
ように形成されて、この部分から電極が引き出されバン
プ５で外部に引き出される。
ｄＴｅの基板１の表面にはｐ型のＨｇＣｄＴｅのエピタ
キシャル層２が１０μｍ程度の厚みで形成される。この
ｐ型のＨｇＣｄＴｅのエピタキシャル層２上に絶縁膜４
が４０００人の厚みで形成され、一方ｎ型領域３が図の
ように形成されて、この部分から電極が引き出されバン
プ５で外部に引き出される。
このような配置における２個の赤外線検出素子の間隔は
通常５０μｍ程度であり、かなり近接した構造である。
通常５０μｍ程度であり、かなり近接した構造である。
また、このデバイスでは、裏面が赤外線６の入射する部
分であって、ここから入射した赤外線６は基板１を透過
し、ＨｇＣｄＴｅ層２内で吸収され電子−正孔対が発生
する。ｐ型層２内で発生した少数キャリア、電子は拡散
してｐｎ接合に到達した場合、検出電流として測定され
、その電流の各素子間の分布が２次元画像として取り出
される。
分であって、ここから入射した赤外線６は基板１を透過
し、ＨｇＣｄＴｅ層２内で吸収され電子−正孔対が発生
する。ｐ型層２内で発生した少数キャリア、電子は拡散
してｐｎ接合に到達した場合、検出電流として測定され
、その電流の各素子間の分布が２次元画像として取り出
される。
従来の赤外線検出デバイスは以上のように構成されてい
るので、素子間の間隔が少数キャリアの拡散長と同等も
しくはより短い場合は、ｌ（ｇｃｄＴｅ層が連続してい
るため、互いの素子領域内で発生した少数キャリアが拡
散し干渉し合い分解能が落ちるという問題があった。
るので、素子間の間隔が少数キャリアの拡散長と同等も
しくはより短い場合は、ｌ（ｇｃｄＴｅ層が連続してい
るため、互いの素子領域内で発生した少数キャリアが拡
散し干渉し合い分解能が落ちるという問題があった。
また、素子間のＨｇＣｄＴｅ層を除去して少数キャリア
の拡散による分解能の低下を防ごうとすると、ＣｄＴｅ
基板は半絶縁性で電気的接続ができない、及びＣｄＴｅ
は赤外光に対して透明であり、素子間即ちＨｇＣｄＴｅ
を除去した部分に入射した赤外光は大部分透過し、赤外
線検出デバイスをフェイスダウンボンディングした対象
、例えば５ｉ−ＣＣＤ上で反射し、再び赤外線検出デバ
イスに信号光以外の一光（迷光）として入射し、分解能
の低下を招くという問題があった。
の拡散による分解能の低下を防ごうとすると、ＣｄＴｅ
基板は半絶縁性で電気的接続ができない、及びＣｄＴｅ
は赤外光に対して透明であり、素子間即ちＨｇＣｄＴｅ
を除去した部分に入射した赤外光は大部分透過し、赤外
線検出デバイスをフェイスダウンボンディングした対象
、例えば５ｉ−ＣＣＤ上で反射し、再び赤外線検出デバ
イスに信号光以外の一光（迷光）として入射し、分解能
の低下を招くという問題があった。
この発明は上記、のような問題点を解消するためになさ
れたもので、素子間の電気的接続を確保し、分解能の低
下を防ぐことのできる裏面入射型赤外線検出デバイスを
得ることを目的とする。
れたもので、素子間の電気的接続を確保し、分解能の低
下を防ぐことのできる裏面入射型赤外線検出デバイスを
得ることを目的とする。
この発明に係る赤外線検出デバイスは、各素子間に半絶
縁性基板まで達する溝を掘り、この溝の底部を赤外線を
透過しない膜で覆うとともに、上記各素子の第１導電層
間を金属層で結合したものである。
縁性基板まで達する溝を掘り、この溝の底部を赤外線を
透過しない膜で覆うとともに、上記各素子の第１導電層
間を金属層で結合したものである。
この発明においては、各素子間に形成した半絶縁性基板
まで達する溝の底部を不透明膜で覆うことにより、少数
キャリアによる隣接素子相互の干渉を防止でき、迷光の
発生を防止することができる。
まで達する溝の底部を不透明膜で覆うことにより、少数
キャリアによる隣接素子相互の干渉を防止でき、迷光の
発生を防止することができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、７は対象波長の赤外光に対して不透明な膜
、８は素子間を結合する金属層、９は素子間分離のため
に設けられたＣｄＴｅ基板１まで届いた分離溝である。
図において、７は対象波長の赤外光に対して不透明な膜
、８は素子間を結合する金属層、９は素子間分離のため
に設けられたＣｄＴｅ基板１まで届いた分離溝である。
次に、この図に示すデバイスの作製法を説明する。
ＣｄＴｅ基板１上に例えば液相エピタキシャル法等で成
長したｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２上に、例えばボロンのイオ
ン注入を選択的に行なうことにより、島状にｎ領域３を
形成する。壱′の後、写真製版及び臭素のメタノール溶
液を用いて各ｎ ｅＴＪＴａＯ２に溝９を形成する。写
真製版を行い、５ｉＯｔ ７を例えば電子ビーム蒸着等
で形成し、リフトオフ法で溝の底部だけに残す。同様な
方法で、金３．’ＺｎＳ４゜Ｉｎバンプ５の順に形成を
行う。
長したｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２上に、例えばボロンのイオ
ン注入を選択的に行なうことにより、島状にｎ領域３を
形成する。壱′の後、写真製版及び臭素のメタノール溶
液を用いて各ｎ ｅＴＪＴａＯ２に溝９を形成する。写
真製版を行い、５ｉＯｔ ７を例えば電子ビーム蒸着等
で形成し、リフトオフ法で溝の底部だけに残す。同様な
方法で、金３．’ＺｎＳ４゜Ｉｎバンプ５の順に形成を
行う。
このようにして作製されたデバイスでは、素子間にＣｄ
Ｔｅ基板１まで届く分離溝９を設けたことにより、隣接
した素子のｐ領域２に発生した少数キャリア（電子）が
相互に干渉し合うことがなくなる。また、この分離溝９
により従来素子間の電気的接続を取っていたＨｇＣｄＴ
ｅ層２が分離されるが、この部分に例えば金からなる金
属層８を設けることにより、素子間の電気的接続を取る
ことができる。なお、ＨｇＣｄＴｅ ２と金８の界面で
は少数キャリアは再結合し、他素子へ影響を及ぼすこと
はない。
Ｔｅ基板１まで届く分離溝９を設けたことにより、隣接
した素子のｐ領域２に発生した少数キャリア（電子）が
相互に干渉し合うことがなくなる。また、この分離溝９
により従来素子間の電気的接続を取っていたＨｇＣｄＴ
ｅ層２が分離されるが、この部分に例えば金からなる金
属層８を設けることにより、素子間の電気的接続を取る
ことができる。なお、ＨｇＣｄＴｅ ２と金８の界面で
は少数キャリアは再結合し、他素子へ影響を及ぼすこと
はない。
また、分離溝９の部分、つまり素子間に入゛射する赤外
光、例えば波長１０μｍ帯の光を分解能の低下を招く迷
光としないために、分離溝９の底部を例えば１０μｍ帯
の光に対して不透明な二酸化シリコン（Ｓｔｏり約１μ
ｍで覆い、赤外光の侵入を防いでいるので、迷光による
分解能の低下が防止される。
光、例えば波長１０μｍ帯の光を分解能の低下を招く迷
光としないために、分離溝９の底部を例えば１０μｍ帯
の光に対して不透明な二酸化シリコン（Ｓｔｏり約１μ
ｍで覆い、赤外光の侵入を防いでいるので、迷光による
分解能の低下が防止される。
なお、上記実施例では不透明膜７は分離溝９の底面のＣ
ｄＴｅ基板１に直接つけたが、膜７の下にＺｎＳ等の赤
外光に透明な膜を設けてもよく、また、膜７の下が一部
分金属層８であってもよく、不透明膜７の効果は上記実
施例と同様である。
ｄＴｅ基板１に直接つけたが、膜７の下にＺｎＳ等の赤
外光に透明な膜を設けてもよく、また、膜７の下が一部
分金属層８であってもよく、不透明膜７の効果は上記実
施例と同様である。
また、上記実施例ではプレーナ型の素子について説明し
たが、本発明は第２図に示すようなメサ型の素子につい
ても上記実施例と同様の効果を奏する。
たが、本発明は第２図に示すようなメサ型の素子につい
ても上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では第１導電層２をｐ型。
第２導電層３をｎ型として説明したが、これは逆であっ
てもよく、効果は上記実施例と同様である。
てもよく、効果は上記実施例と同様である。
以上のように、この発明に係る赤外ｖＡ検出デバイスに
よれば、各素子間を半絶縁性基板まで達する溝で分離し
、この溝の底部に赤外光に不透明な膜を設け、各素子の
第１導電層間を金属層で接続するように構成したので、
少数キャリアによる干渉、迷光の発生を防止でき、高感
度で分解能の高いものが得られる効果がある。
よれば、各素子間を半絶縁性基板まで達する溝で分離し
、この溝の底部に赤外光に不透明な膜を設け、各素子の
第１導電層間を金属層で接続するように構成したので、
少数キャリアによる干渉、迷光の発生を防止でき、高感
度で分解能の高いものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による赤外線検出デバイス
を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例による赤
外線検出デバイスを示す断面図、第３図は従来の赤外線
検出デバイスを示す断面図である。 １はＣｄＴｅ基板、２はｐ型１１ｇｃｄＴｅ層、３はｎ
型ＨｇＣｄＴｅ？Ｊ域、４は表面安定化膜、５はバンブ
、６は赤外線、７は不透明膜、８は金属層、９は分離溝
である。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。
を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例による赤
外線検出デバイスを示す断面図、第３図は従来の赤外線
検出デバイスを示す断面図である。 １はＣｄＴｅ基板、２はｐ型１１ｇｃｄＴｅ層、３はｎ
型ＨｇＣｄＴｅ？Ｊ域、４は表面安定化膜、５はバンブ
、６は赤外線、７は不透明膜、８は金属層、９は分離溝
である。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）半絶縁性基板上に第１導電層を形成し、該第１導
電層上に導電性の異なる第２導電層を島状に配列して各
素子を形成して成り、上記半絶縁性基板側から赤外線を
入射する光起電力型赤外線検出デバイスにおいて、 上記各素子間に形成された上記半絶縁性基板まで達する
溝と、 上記溝の底部に形成された赤外線を透過しない膜と、 上記各素子の第１導電層間を結合するための金属層とを
備えたことを特徴とする赤外線検出デバイス。 - （２）上記各素子はプレーナ型であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の赤外線検出デバイス。 - （３）上記各素子はメサ型であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の赤外線検出デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108033A JPS63273365A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線検出デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62108033A JPS63273365A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線検出デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273365A true JPS63273365A (ja) | 1988-11-10 |
Family
ID=14474247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62108033A Pending JPS63273365A (ja) | 1987-04-30 | 1987-04-30 | 赤外線検出デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63273365A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075748A (en) * | 1989-03-10 | 1991-12-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector device |
| US5115295A (en) * | 1989-10-31 | 1992-05-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector device |
| US5156980A (en) * | 1989-03-10 | 1992-10-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a rear surface incident type photodetector |
| WO2009004376A3 (en) * | 2007-06-29 | 2009-02-26 | Durham Scient Crystals Ltd | Semiconductor device structure and method of manufacture thereof |
-
1987
- 1987-04-30 JP JP62108033A patent/JPS63273365A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5075748A (en) * | 1989-03-10 | 1991-12-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector device |
| US5156980A (en) * | 1989-03-10 | 1992-10-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a rear surface incident type photodetector |
| US5115295A (en) * | 1989-10-31 | 1992-05-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Photodetector device |
| WO2009004376A3 (en) * | 2007-06-29 | 2009-02-26 | Durham Scient Crystals Ltd | Semiconductor device structure and method of manufacture thereof |
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