JPS635560A - 配列型赤外線検知器 - Google Patents
配列型赤外線検知器Info
- Publication number
- JPS635560A JPS635560A JP61150385A JP15038586A JPS635560A JP S635560 A JPS635560 A JP S635560A JP 61150385 A JP61150385 A JP 61150385A JP 15038586 A JP15038586 A JP 15038586A JP S635560 A JPS635560 A JP S635560A
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- JP
- Japan
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- semiconductor layer
- infrared
- infrared detector
- substrate
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- 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
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は狭禁制帯幅の半導体を用いた赤外線検知器の構
造に関するものである。
造に関するものである。
一般に、狭禁制帯幅の半導体を用いた赤外線検知器は高
感度であることが知られている。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の検知器は赤
外線撮像装置に用いる場合、非常に有効となる。
感度であることが知られている。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の検知器は赤
外線撮像装置に用いる場合、非常に有効となる。
この種の配列型赤外線検知器としてはニス・ビー・アイ
・イー(S、P、1.E、443(1983)120)
に示されているように赤外線検知部のみ狭禁制帯幅の半
導体を用い、この赤外線検知部をシリコンのCOD等の
信号処理部に接続したハイブリッド構造のものがある。
・イー(S、P、1.E、443(1983)120)
に示されているように赤外線検知部のみ狭禁制帯幅の半
導体を用い、この赤外線検知部をシリコンのCOD等の
信号処理部に接続したハイブリッド構造のものがある。
波長1o、、m i用の配列型赤外線検知器の一例を第
2図に示す。第2図において、11はCdTe基板、3
はI(go、5cd0.2Te層、4はHgo−5cd
o、zTe層3に形成された赤外線検知部としてのフォ
トダイオード、12はインジウム柱、13はシリコンの
CCD (電荷結合素子)を含む信号処理用チップ、1
4は信号処理用チップ13への信号入力部である。第2
図に示す検知器はCdTe基板11上にエピタキシャル
成長させたHga +@Cda 、zTeTe中に複数
の赤外線検知部4を形成し、この赤外線検知部4にCd
Te基板11側から赤外光15を入射させて該赤外線検
知部4の出力信号をインジウム柱12に通して信号処理
用チップ14のCCDに入力させるものであり、Hg0
.、Cd0.2Te層3に配列された各検知部4,4・
・・からの信号はチップ14を通して外部に読みだす構
造になっている。
2図に示す。第2図において、11はCdTe基板、3
はI(go、5cd0.2Te層、4はHgo−5cd
o、zTe層3に形成された赤外線検知部としてのフォ
トダイオード、12はインジウム柱、13はシリコンの
CCD (電荷結合素子)を含む信号処理用チップ、1
4は信号処理用チップ13への信号入力部である。第2
図に示す検知器はCdTe基板11上にエピタキシャル
成長させたHga +@Cda 、zTeTe中に複数
の赤外線検知部4を形成し、この赤外線検知部4にCd
Te基板11側から赤外光15を入射させて該赤外線検
知部4の出力信号をインジウム柱12に通して信号処理
用チップ14のCCDに入力させるものであり、Hg0
.、Cd0.2Te層3に配列された各検知部4,4・
・・からの信号はチップ14を通して外部に読みだす構
造になっている。
しかしながら、第2図に示す検知器を製造するにあたっ
ては、Hga−scd+−1Te層3とシリコン(14
)とをインジウム柱12で接続するという、極めて困難
な工程を要する。更に、この検知器は通常77に程度に
冷却して使用するのが、繰り返し使用しているうちに−
Hga、acdo、2TL9層3とシリコン(14)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を破損させて検知部4とチップ14との間
を断線させてしまうことがあった。またシリコンやイン
ジウムは赤外線に対して透明でないので、第2図に示す
構成では赤外線検知部4に対して下側から赤外光15を
入射させて使用することしかできないのは明らかである
。第2図の場合にはHga、5cdo、276層3のエ
ピタキシャル成長の基板11としてCdTeを用いてお
り、CdTa基板11はHga−acd、、、Ta層3
が検知すべき波長1〇−程度の赤外線に対して透明であ
るためにこのような構成が可能となる。しかし、近年、
エピタキシャル技術の進歩によりCdTe以外の基板上
により良質のHg)1CdzTeを成長させることも可
能になりつつある。第2図に示す検知器はその基板11
が検知すべき赤外線に対して透明であるものに限定され
てしまう。
ては、Hga−scd+−1Te層3とシリコン(14
)とをインジウム柱12で接続するという、極めて困難
な工程を要する。更に、この検知器は通常77に程度に
冷却して使用するのが、繰り返し使用しているうちに−
Hga、acdo、2TL9層3とシリコン(14)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を破損させて検知部4とチップ14との間
を断線させてしまうことがあった。またシリコンやイン
ジウムは赤外線に対して透明でないので、第2図に示す
構成では赤外線検知部4に対して下側から赤外光15を
入射させて使用することしかできないのは明らかである
。第2図の場合にはHga、5cdo、276層3のエ
ピタキシャル成長の基板11としてCdTeを用いてお
り、CdTa基板11はHga−acd、、、Ta層3
が検知すべき波長1〇−程度の赤外線に対して透明であ
るためにこのような構成が可能となる。しかし、近年、
エピタキシャル技術の進歩によりCdTe以外の基板上
により良質のHg)1CdzTeを成長させることも可
能になりつつある。第2図に示す検知器はその基板11
が検知すべき赤外線に対して透明であるものに限定され
てしまう。
シリコンの信号処理用チップ14を赤外線検知部と同一
半導体、すなわちHg、、、Cd、、、Te層3上に形
成すればこれらの問題点は解消する。
半導体、すなわちHg、、、Cd、、、Te層3上に形
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を製
造できるのに対して、Hg++−0Cd、、、、Ta層
3を用いた場合にはCCDの製造は極めて困難である。
造できるのに対して、Hg++−0Cd、、、、Ta層
3を用いた場合にはCCDの製造は極めて困難である。
本発明の目的は赤外線検知部と同一の基板上に信号処理
用チップを形成し、基板と反対の側から赤外光を入射さ
せて使用することの可能な赤外線検知器を提供すること
にある。
用チップを形成し、基板と反対の側から赤外光を入射さ
せて使用することの可能な赤外線検知器を提供すること
にある。
本発明はエピタキシャル成長用基板上に第1の半導体層
を形成し、該第1の半導体層に第2の半導体層を島状に
形成し、前記第1の半導体層の禁制帯幅を前記第2の半
導体の禁制帯幅よりも広く設定し、前記第2の半導体層
上に赤外線検知部を形成し、該赤外線検知部に接続され
る信号処理部を露出した前記第1の半導体層上に形成し
たことを特徴とする配列型赤外線検知器である。
を形成し、該第1の半導体層に第2の半導体層を島状に
形成し、前記第1の半導体層の禁制帯幅を前記第2の半
導体の禁制帯幅よりも広く設定し、前記第2の半導体層
上に赤外線検知部を形成し、該赤外線検知部に接続され
る信号処理部を露出した前記第1の半導体層上に形成し
たことを特徴とする配列型赤外線検知器である。
本発明は同一エピタキシャル基板上に広い禁制帯幅の第
1の半導体層を成長させ、該第1の半導体層上に狭禁制
帯幅の第2の半導体層を成長させ、第1の半導体層上に
CODを形成し、第2の半導体層上に赤外線検知部を形
成したものである6本発明によれば、同一基板上に赤外
線検知部とCCDとの両方を形成しであるので、シリコ
ンCCDとの接続は不必要であり、赤外光を上下いずれ
の面からも入射させることができる。
1の半導体層を成長させ、該第1の半導体層上に狭禁制
帯幅の第2の半導体層を成長させ、第1の半導体層上に
CODを形成し、第2の半導体層上に赤外線検知部を形
成したものである6本発明によれば、同一基板上に赤外
線検知部とCCDとの両方を形成しであるので、シリコ
ンCCDとの接続は不必要であり、赤外光を上下いずれ
の面からも入射させることができる。
次に1本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(a)は本実施例の波長10.帯用赤外線検知器
を示す断面図、(b)は同平面図である0図において、
1はHg)zCdzTsエピタキシャル成長用基板、2
はHg、、、Cd、、17a層、3はHg11.、Cd
、、、Ta層、4はHg、、、Cd@、、Te層3上に
形成された赤外線検知部としてのフォトダイオード、5
は絶縁膜、6はインジウム配線、7は電荷信号注入層、
8,9,10はHga −、Cd、、vTeTe上に形
成されたそれぞれ電荷転送用ゲート、電荷蓄積用ゲート
、CCDである。ここに。
を示す断面図、(b)は同平面図である0図において、
1はHg)zCdzTsエピタキシャル成長用基板、2
はHg、、、Cd、、17a層、3はHg11.、Cd
、、、Ta層、4はHg、、、Cd@、、Te層3上に
形成された赤外線検知部としてのフォトダイオード、5
は絶縁膜、6はインジウム配線、7は電荷信号注入層、
8,9,10はHga −、Cd、、vTeTe上に形
成されたそれぞれ電荷転送用ゲート、電荷蓄積用ゲート
、CCDである。ここに。
電荷信号注入層7.電荷転送用ゲート8、電荷蓄積用ゲ
ート9、CC010等により信号処理部Sを構成する。
ート9、CC010等により信号処理部Sを構成する。
本実施例においては、エピタキシャル成長用基板1上に
まずHg、、、Cd6.yTaTa層2長させ、該Hg
e、3C(II−7Te層2上にHg、、、Cd、、、
Ta層3を形成した、いわゆるヘテロエピタキシャル成
長による構造を用いている。この構造をエツチングする
ことにより第1図に示すようにHga−zcdo−tT
e層2上に島状のHgo 、5Cda−276層3の領
域を形成し、Hgo −5Cdo −7To層2の禁制
帯幅をHg、、、Cd6.276層3の禁制帯幅よりも
広く設定し、l(g、、、Cd、、、Ta層3の領域に
フォトダイオード4を形成する。このフォトダイオード
4は波長10.帯層の赤外線検知部となる。−方、エツ
チングによって露出したHg、、、Cd、tTe層2の
表面にCOD 10等の信号処理部Sを形成し、信号処
理部Sとフォトダイオード4との間をインジウム電極に
て接続する。
まずHg、、、Cd6.yTaTa層2長させ、該Hg
e、3C(II−7Te層2上にHg、、、Cd、、、
Ta層3を形成した、いわゆるヘテロエピタキシャル成
長による構造を用いている。この構造をエツチングする
ことにより第1図に示すようにHga−zcdo−tT
e層2上に島状のHgo 、5Cda−276層3の領
域を形成し、Hgo −5Cdo −7To層2の禁制
帯幅をHg、、、Cd6.276層3の禁制帯幅よりも
広く設定し、l(g、、、Cd、、、Ta層3の領域に
フォトダイオード4を形成する。このフォトダイオード
4は波長10.帯層の赤外線検知部となる。−方、エツ
チングによって露出したHg、、、Cd、tTe層2の
表面にCOD 10等の信号処理部Sを形成し、信号処
理部Sとフォトダイオード4との間をインジウム電極に
て接続する。
本実施例において、CCD 10を含む信号処理部Sを
Hg、、3Cd、)、、To層層上上形成する理由を以
下に説明する。すなわち、前記のようにシリコンを用い
れば高性能のCCD 10が製造できるのに対し、Hg
o −5Cdl)−tTe層3を用いた場合には高性能
のCCD 10は製造できない。その最大の理由は、例
えばインフラレッドフィジクス(Infrared P
hysics Vol、20(1980) 1)等で述
べられている。これによると、Hgo −、Cd0.t
Te層3においてはその禁制帯幅が0,1aVと非常に
小さいために、COD 10等の基本構造となるMIS
(金属−絶縁体一半導体)構造において、ゲートに電
圧を印加するとトンネル電流が発生する。
Hg、、3Cd、)、、To層層上上形成する理由を以
下に説明する。すなわち、前記のようにシリコンを用い
れば高性能のCCD 10が製造できるのに対し、Hg
o −5Cdl)−tTe層3を用いた場合には高性能
のCCD 10は製造できない。その最大の理由は、例
えばインフラレッドフィジクス(Infrared P
hysics Vol、20(1980) 1)等で述
べられている。これによると、Hgo −、Cd0.t
Te層3においてはその禁制帯幅が0,1aVと非常に
小さいために、COD 10等の基本構造となるMIS
(金属−絶縁体一半導体)構造において、ゲートに電
圧を印加するとトンネル電流が発生する。
従って、ゲート電極下で信号となる少数キャリアの蓄積
あるいは転送を行う際にはトンネル電流が発生しない程
度の小電圧しかゲートに印加できない。CCD 10は
ゲート下の空乏層中の電位の井戸中に少数キャリアを蓄
積して転送するという原理であるので、このことは扱え
る信号電荷量が小さいということを意味する。従って、
)Igo−*Cdo−aTe層3を用いた場合には扱え
る信号電荷量がシリコンの場合に比べて1/10以下の
ものしか製造できない。
あるいは転送を行う際にはトンネル電流が発生しない程
度の小電圧しかゲートに印加できない。CCD 10は
ゲート下の空乏層中の電位の井戸中に少数キャリアを蓄
積して転送するという原理であるので、このことは扱え
る信号電荷量が小さいということを意味する。従って、
)Igo−*Cdo−aTe層3を用いた場合には扱え
る信号電荷量がシリコンの場合に比べて1/10以下の
ものしか製造できない。
−方、混晶半導体であるHgHlcdxTeはそのX値
によってその禁制帯幅が変化し、x=0.2の場合は前
記のように0.1sVであるのに対して、x=0.7の
場合には1aV程度である。従って−Hga −5cd
o 、Te層3を使った場合と比べて、Hgo 、3C
da 、、Te層2を使えば高性能のCCD 10が製
造できる。かつHga−sCd、、、Te贋2上にHg
、、、Cd0.、Te層3をエピタキシャル成長させる
ことは容易である。従って、Hgo−1cd、、、Te
層層上上形成された赤外線検知部とHga−aCd、、
、Ta層層上上形成されたCOD 10を接続すれば高
性能の配列型赤外線検知器が得られる。
によってその禁制帯幅が変化し、x=0.2の場合は前
記のように0.1sVであるのに対して、x=0.7の
場合には1aV程度である。従って−Hga −5cd
o 、Te層3を使った場合と比べて、Hgo 、3C
da 、、Te層2を使えば高性能のCCD 10が製
造できる。かつHga−sCd、、、Te贋2上にHg
、、、Cd0.、Te層3をエピタキシャル成長させる
ことは容易である。従って、Hgo−1cd、、、Te
層層上上形成された赤外線検知部とHga−aCd、、
、Ta層層上上形成されたCOD 10を接続すれば高
性能の配列型赤外線検知器が得られる。
以上説明したように本発明の配列型赤外線検知器におい
ては、シリコンのCCDチップとI(go 、eCdo
−、Teからなる赤外線検知部を接続する作業が不要
であり、かつHg14CdzTaのエピタキシャル成長
用の基板が赤外光に対して透明でなければならないとい
う制限を受けることがない、従って、信頼度の高い高性
能の配列型赤外線検知器を得ることができる効果を有す
るものである。
ては、シリコンのCCDチップとI(go 、eCdo
−、Teからなる赤外線検知部を接続する作業が不要
であり、かつHg14CdzTaのエピタキシャル成長
用の基板が赤外光に対して透明でなければならないとい
う制限を受けることがない、従って、信頼度の高い高性
能の配列型赤外線検知器を得ることができる効果を有す
るものである。
第1図(&)は本発明の配列型赤外線検知器の一実施例
を示す断面図、(b)は同平面図、第2図は従来の配列
型赤外線検知器の断面図である。 1・・・HghxCdzTeエピタキシャル成長用基板
、2・・・Hg6.3Cda−tTe層(第1の半導体
層) 、3 ・Hg、、、Cd6*2Te層(第2の半
導体層) 、 4 ”’Hga−wcdo−xTe上に
形成されたフォトダイオード(赤外線検知部)、5・・
・絶縁膜、6・・・インジウム配線、7・・・Hga
−s Cdo −、Te層への信号電荷注入層、 10・・・C0D ′/ ((L) 第1図
を示す断面図、(b)は同平面図、第2図は従来の配列
型赤外線検知器の断面図である。 1・・・HghxCdzTeエピタキシャル成長用基板
、2・・・Hg6.3Cda−tTe層(第1の半導体
層) 、3 ・Hg、、、Cd6*2Te層(第2の半
導体層) 、 4 ”’Hga−wcdo−xTe上に
形成されたフォトダイオード(赤外線検知部)、5・・
・絶縁膜、6・・・インジウム配線、7・・・Hga
−s Cdo −、Te層への信号電荷注入層、 10・・・C0D ′/ ((L) 第1図
Claims (1)
- (1)エピタキシャル成長用基板上に第1の半導体層を
形成し、該第1の半導体層上に第2の半導体層を島状に
形成し、前記第1の半導体層の禁制帯幅を前記第2の半
導体層の禁制帯幅よりも広く設定し、前記第2の半導体
層上に赤外線検知部を形成し、該赤外線検知部に接続さ
れる信号処理部を露出した前記第1の半導体層上に形成
したこと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 |
|---|---|---|---|
| JP61150385A JPS635560A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 配列型赤外線検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61150385A JPS635560A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 配列型赤外線検知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635560A true JPS635560A (ja) | 1988-01-11 |
Family
ID=15495837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61150385A Pending JPS635560A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 配列型赤外線検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS635560A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5374841A (en) * | 1991-12-18 | 1994-12-20 | Texas Instruments Incorporated | HgCdTe S-I-S two color infrared detector |
| JP2002042209A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-08 | Glory Ltd | 硬貨処理装置の補充カセット |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984467A (ja) * | 1982-11-06 | 1984-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | モノリシツク赤外線電荷転送素子 |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP61150385A patent/JPS635560A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984467A (ja) * | 1982-11-06 | 1984-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | モノリシツク赤外線電荷転送素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5374841A (en) * | 1991-12-18 | 1994-12-20 | Texas Instruments Incorporated | HgCdTe S-I-S two color infrared detector |
| JP2002042209A (ja) * | 2000-07-25 | 2002-02-08 | Glory Ltd | 硬貨処理装置の補充カセット |
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