JP2016513362A - 電荷吸収ドープ領域を有するフォトダイオードアレイ - Google Patents
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Abstract
本発明はフォトダイオードアレイ、その製造方法に関し、フォトダイオードアレイは、リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層（４）と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層（５）とを含んでなるカソードを含んでなり、活性層（５）に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域をさらに含んでなることを特徴とし、第１ドープ領域（３）は、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、少なくとも１つの第２ドープ領域（８）は余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する。
Description
本発明はフォトダイオードアレイ、より具体的にはヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）及びリン化インジウム（ＩｎＰ）の層を有するフォトダイオードアレイ並びにこれらの製造方法に関する。
バンドギャップが狭い半導体材料でフォトダイオードアレイを製造する方法の１つは（赤外光での検出用であることが多い）、狭いバンドギャップの検出活性層をバンドギャップが広い２つの半導体材料間に挿入することである。バンドギャップが広い半導体のこれら２つの層は効率的な保護／パッシベーションをもたらす一方、フォトダイオードによる検出対象である放射線波長に対して透明なままである。
加えて、適切なドーピングにより、活性層と２つの保護／パッシベーション層との間でのヘテロ接合部が光電荷（ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈａｒｇｅ）を検出活性層内に閉じ込め、そのようにして構築されたフォトダイオードの量子収率を向上させる。
ＩｎＧａＡｓフォトダイオードは、この物理的構造の典型例である。ＩｎＧａＡｓ材料から形成される検出活性層は、ＩｎＧａＡｓ材料のインジウムとガリウムの組成に応じて調節可能なバンドギャップを有し得て、１．４〜３μｍオーダーのＳＷＩＲ（ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ、短波赤外線）バンドでの動作に理想的である。
リン化インジウム及びヒ化インジウムガリウムは、同じ面心立方結晶構造を有する。最もよく用いられる組成は、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓである。その場合、結晶格子寸法、特に格子パラメータは、ＩｎＰ基板のものに匹敵する。結晶のこの適合性により、ＩｎＰ基板上で高品質のＩｎＧａＡｓ活性層をエピタキシャル成長させることが可能となる。Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓのバンドギャップは約０．７３ｅＶであり、ＳＷＩＲバンドにおいて１．６８μｍの波長まで検出可能である。分光分析、暗視、廃プラスチックの分類等の応用分野でＩｎＧａＡｓへの関心が高まっている。
２つの保護／パッシベーション層は一般にＩｎＰから形成される。特に、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓの組成はＩｎＰと同じ結晶格子寸法を有することから、周囲温度以上での暗電流は極めて低いものとなる。
図１は、フォトダイオードアレイ１の物理的構造を描いたものである。ＩｎＧａＡｓから構成される活性層５が、２つのＩｎＰ層に挟持されている。実際には底層が基板４を構成し、その上にＩｎＧａＡｓ層が複雑なＭＯ−ＣＶＤエピタキシにより形成される。次に、このＩｎＧａＡｓ層を、同じくエピタキシにより堆積させる、ＩｎＰから構成される薄いパッシベーション層６で保護する。一般に、ＩｎＰ層はＮ型であり、シリコンがドープされている。ＩｎＧａＡｓ活性層５はわずかに窒素ドープされたものになり得る、あるいはほぼ真性のままになり得る。したがって、下側／上側の２つのＩｎＰ層及びＩｎＧａＡｓ活性層５が、このアレイにおいてフォトダイオードの共通カソードを形成する。
個々のアノード３は、亜鉛（Ｚｎ）の局所拡散により形成される。ドーパントＺｎは薄いＩｎＰパッシベーション層６を通過してＩｎＧａＡｓ活性層５に進入する。
図２は、読み出し回路２にフリップチップモードで接続されたＩｎＧａＡｓフォトダイオードのアレイ１から構成されるＩｎＧａＡｓイメージセンサを示す。ＩｎＧａＡｓセンサアレイでは、フォトダイオードのアレイを一般にシリコンで形成される読み出し回路に接続することで、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードにより生成された光電気信号を読む。この相互接続は一般に、図２に示されるように、インジウムビード８を介したフリップチップ技法を用いることで得られる。ＳＷＩＲ放射線９は、この光学バンドにおいて透明であるリン化インジウム基板４を通ってフォトダイオードアレイに達する。
積分モードで検出器を動作させると、光束と露光時間との積に比例した出力信号が得られる。しかしながら、出力信号は検出器の最大積分容量により制限される。高コントラストのシーンでは、暗領域を良好にレンダリングし、それと同時に明領域を飽和なく維持することは多くの場合不可能である。このことは、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードを用いたセンサアレイが目的とすることが多い暗視ではより一層問題となる。
フォトダイオードの光電気信号を読み取るための別の一般的な方法が欧州特許第１３５４３６０号明細書で提案されており、その原理が添付の図面の図３に描かれている。欧州特許第１３５４３６０号明細書では、入射光５９の強度に応じた対数応答が得られるフォトダイオード５１の太陽電池としての動作を提案している。
この動作モードでは、フォトダイオード５１はいかなる外部バイアスも受けず、その接合部で生成される光電荷により順方向にバイアスされる。フォトダイオードで観察される順方向バイアス電圧は、入射光束の対数に比例する。
この対数応答により、ＩｎＧａＡｓ ＳＷＩＲセンサを屋外の自然な条件下で使用するにあたって不可欠な１２０ｄＢを超える動作ダイナミックレンジを、いかなる電気的及び光学的調節も必要とすることなくカバーすることができる。欧州特許第１３５４３６０号明細書では、スイッチ読み出し回路５５をフォトダイオードと結びつけることも提案している。
図３に描かれるイメージセンサアレイの使用原理は以下の通りである。
（ａ）スイッチ５４を閉じることで選択信号ＳＥＬをアクティベートして所望のフォトダイオード５１を選択する。このフォダイオードが一旦選択されたら、第１読み出し信号ＲＤ１がアクティベートされ、第１読み出しの電圧をメモリ５６に記憶させることを目的として対応する被制御スイッチが閉じられる。この第１読み出しは、画像及び固定パターンノイズの両方を記録する。
（ｂ）次に、リセット信号ＲＳＩをアクティベートすると、スイッチ５３が閉じる。これによってフォトダイオードは短絡され、完全な暗状態でリファレンス画像がシミュレートされる。
（ｃ）次に、第１読み出し信号ＲＤ１をディアクティベートすることで対応するスイッチを再度開け、第２読み出し信号ＲＤ２をアクティベートすることで第２読み出しの電圧をメモリ素子５７に記録する。このようにして、固定パターンノイズだけが記憶されていく。
（ｄ）メモリ素子５６、５７にそれぞれ格納された２回の記憶の結果の差を、差動増幅器５８により計算する。ここで、この増幅器５８の出力信号は、固定パターンノイズのない画像に対応する。
（ａ）スイッチ５４を閉じることで選択信号ＳＥＬをアクティベートして所望のフォトダイオード５１を選択する。このフォダイオードが一旦選択されたら、第１読み出し信号ＲＤ１がアクティベートされ、第１読み出しの電圧をメモリ５６に記憶させることを目的として対応する被制御スイッチが閉じられる。この第１読み出しは、画像及び固定パターンノイズの両方を記録する。
（ｂ）次に、リセット信号ＲＳＩをアクティベートすると、スイッチ５３が閉じる。これによってフォトダイオードは短絡され、完全な暗状態でリファレンス画像がシミュレートされる。
（ｃ）次に、第１読み出し信号ＲＤ１をディアクティベートすることで対応するスイッチを再度開け、第２読み出し信号ＲＤ２をアクティベートすることで第２読み出しの電圧をメモリ素子５７に記録する。このようにして、固定パターンノイズだけが記憶されていく。
（ｄ）メモリ素子５６、５７にそれぞれ格納された２回の記憶の結果の差を、差動増幅器５８により計算する。ここで、この増幅器５８の出力信号は、固定パターンノイズのない画像に対応する。
第２読み出しにより、暗状態に対応するゼロ電圧が生成される。暗状態でのこの電子信号が、検出器アレイの一連の読み出しにおける信号オフセットの除去を可能にする。
欧州特許第１３５４３６０号明細書で提案される原理はＩｎＧａＡｓセンサに応用され、完全に機能する。しかしながら、日中にブルーミング現象が観察された。この現象は、画像における空間分解能の喪失として簡単に説明することができる。それでもなお、検出器は、対数則に従って光の変化に反応し続ける。
仏国特許出願公開第１１５６２９０号明細書では、各フォトダイオードにエッチングを施すことによる電気絶縁が提案されている。このアプローチでは、このブルーミング現象を効率的に抑制することが可能ではあるものの、このエッチングにより生じる欠陥により、フォトダイオードで極めて強い暗電流が流れるという代償を払うことになる。このアプローチの別の問題点は、エッチング及びフォトダイオードのアノード拡散のステップが、製造工程における、異なるマスクを必要とする２つの別々のステップであるということである。マスクの位置合わせに失敗すると、アレイのフォトダイオード間でさらなる不均一さが生じる。
本発明は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードアレイにおけるこのブルーミング現象を克服するための単純且つ効率的な別の解決策を提案するものである。本発明が提案する解決策は、積分モードにある慣用の検出器の画質の改善をも可能にする。
これを目的として、
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層とを含んでなるカソードと、
活性層に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域とを含んでなり、
第１ドープ領域が、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域が余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する
フォトダイオードアレイが提案される。
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層とを含んでなるカソードと、
活性層に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域とを含んでなり、
第１ドープ領域が、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域が余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する
フォトダイオードアレイが提案される。
本発明のフォトダイオードアレイは、有利には、単独で又は技術的に可能な任意の組み合わせで取り入れられる以下の特徴により完全なものとなる。
・バイアス手段は第２ドープ領域を、第１ドープ領域の最低電位以下の電位に維持する。
・第２ドープ領域の電位は、フォトダイオードアレイ上の照度レベルに応じて変化する。
・第１ドープ領域及び第２ドープ領域は１つの同じドーピングレベルを１つの同じ深さで有する。
・第２ドープ領域は第１ドープ領域の少なくとも幾つかの間に位置する。
・第２ドープ領域は幾つかの第１ドープ領域を個別に取り囲む。
・第２ドープ領域は幾つかの第１ドープ領域の間で格子パターンを描く。
・複数の第２ドープ領域が互いに平行に分布し且つ幾つかの第１ドープ領域がその間に挟まれる。
・第２ドープ領域は第１ドープ領域から十分な距離をおいて隔てられていることから、第２ドープ領域及び第１ドープ領域にそれぞれ関連する空間電荷領域は分離される。
・アレイの表面上の金属ゲートは第２ドープ領域の異なる地点をつなげること第２ドープ領域の電荷を均一にする。
・バイアス手段は第２ドープ領域を、第１ドープ領域の最低電位以下の電位に維持する。
・第２ドープ領域の電位は、フォトダイオードアレイ上の照度レベルに応じて変化する。
・第１ドープ領域及び第２ドープ領域は１つの同じドーピングレベルを１つの同じ深さで有する。
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・アレイの表面上の金属ゲートは第２ドープ領域の異なる地点をつなげること第２ドープ領域の電荷を均一にする。
本発明は、第１の態様によるフォトダイオードアレイを組み込んだイメージセンサにも関する。好ましくは、読み出し回路は対数回路である。
フォトダイオードアレイの製造方法も提案され、このアレイは、
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層とを含んでなるカソードと、
活性層に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域とを含んでなり、
第１ドープ領域は、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域はフォトダイオードが放出する電荷キャリアを吸収し、
この方法は、第１ドープ領域及び少なくとも１つの第２ドープ領域を１つの同じ選択的ドーピングステップで形成することを特徴とする。
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層とを含んでなるカソードと、
活性層に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域とを含んでなり、
第１ドープ領域は、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域はフォトダイオードが放出する電荷キャリアを吸収し、
この方法は、第１ドープ領域及び少なくとも１つの第２ドープ領域を１つの同じ選択的ドーピングステップで形成することを特徴とする。
以下の詳細な説明を読むことで、本発明の他の態様、目的及び利点はより明白となる。また、非限定的な例として用意した添付の図面を参照しながらこの説明を考察することで本発明をより深く理解することができる。
図１に描かれているような従来技術の構造においては、各フォトダイオードが幾つかのＰＮ接合部を有し、そのうちの１つが望ましいものであり、そのうちの数個は寄生接合部であることがわかる。これらのＰＮ接合部を図４に示す。アノード３と活性層５との間のＰＮ接合部３１が望ましいものであり、フォトダイオードアレイのダイオードを形成する。
アノード３とパッシベーション層６との間の寄生横方向ＰＮ接合部３２は、隣接するフォトダイオード間でパッシベーション層を介した電流路を形成し得る。
慣用の読み出し回路は、コンデンサ内で、フォトダイオードに逆バイアスを印加することで生じるフォトダイオード内の逆電流を積分する。この構成では、フォトダイオード内の寄生横方向接合部３２に逆バイアスが同時に印加されるため、積分コンデンサ内の寄生電流がさらに増えてしまう。この寄生電流は画質を低下させるものの、隣接するフォトダイオード間では事実上、クロストークが発生しない。読み出し回路からの生画像出力に複雑な処理を施すことでこれらの寄生電流を一部、相殺することができる。
フォトダイオードが太陽電池モードで動作する場合、接合部は、入射光により順方向にバイアスされる。この場合、寄生横方向接合部３２もまた順方向にバイアスされ、隣接するフォトダイオード間に電流路が形成される。この順方向バイアスは入射光の強度が上昇すればするほど大きくなってブルーミング作用を引き起こし、センサの空間分解能が大きく低下する。
本発明は、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードアレイにおいて横方向導電率を低下させることが可能な構造を提案するものである。本発明にしたがって製造したフォトダイオードアレイは、欧州特許第１３５４３６０号明細書に記載されるように太陽電池モードで動作させることができ、光強度が極めて強くても空間分解能を喪失しない。そのようなアレイは、例えば米国のＩｎｄｉｇｏ／ＦＬＩＲが市販している異なる読み出し回路ＣＭＯＳ ＩＳＣ９７０５及びＩＳＣ９８０９等の慣用の読み出し回路を積分モードで用いることで画質も改善する。ＩＳＣ９７０５回路は、フォトダイオードの光電流をコンデンサで直接積分し（直接注入モード）、ＩＳＣ９８０９回路は、演算増幅器を介して光電流を積分する（ＣＴＩＡモード）。ＣＴＩＡモードでは電荷−電圧変換におけるゲインが大きくなり、検出感度が高まる。
図５〜９を参照するが、フォトダイオードアレイは、リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層４と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層５とを含んでなるカソードを含んでなる。
例えばリン化インジウム類からの材料のパッシベーション層６を、ヒ化インジウムガリウムの活性層５上に設ける。
リン化インジウム類からの材料とは、主にリン化インジウム、さらにはリン化インジウムのみ及び任意のずっと少ない量の他の成分、例えばドーパントから構成される半導体材料のことである。そのため、この材料は、その主要成分、すなわちリン化インジウム又はＩｎＰの名で呼ばれる。
同様に、ヒ化インジウムガリウム類からの材料とは、主にヒ化インジウムガリウム、さらにはヒ化インジウムガリウムのみ及び任意のずっと少ない量の他の成分、例えばドーパントから構成される半導体材料のことである。そのため、この材料は、その主要成分、すなわちヒ化インジウムガリウム又はＩｎＧａＡｓの名で呼ばれる。
フォトダイオードアレイは、活性層５の少なくとも一部に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域をさらに含んでなり、
第１ドープ領域３は、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域８は余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する。
第１ドープ領域３は、カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域８は余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する。
複数の第２ドープ領域８を設けることで、余剰電荷キャリアを、それらをフォトダイオードアレイから排出するために吸収させることができる。
したがって、２種のドープ領域は、同じ型、すなわちＮ型又はＰ型である。単純にするために、ここで２種のドープ領域がＰ型であるケースを挙げる。好ましくは、第１ドープ領域３及び第２ドープ領域８は同じレベルのドーピングを同じ深さで有する。
したがって、ＩｎＰ層はＮ型、例えばＮ型シリコンドープ層である。ＩｎＧａＡｓの活性層５はわずかに窒素ドープされ得て、あるいはほぼ真性のままとなり得る。したがって、下側／上側の２つのＩｎＰ層及びＩｎＧａＡｓ活性層５が、このアレイにおいてフォトダイオードの共通カソードを形成する。
第１ドープ領域３は、活性層５の少なくとも一部に形成される複数のアノードを構成し、アノードとカソードとが協働してフォトダイオードを形成している。
フォトダイオードは、図３に描かれているものと同様の読み出し回路に接続され、表示される、特にはフォトダイオードが供される露光及び露光前のバイアス印加の関数としての電位Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２がこれらの読み出し回路により読み出されて画像を決定する。
バイアス手段は第２ドープ領域８を、第１ドープ領域３の最低電位Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２以下の電位Ｖｒｉｎｇに維持するため、Ｖｒｉｎｇ≦最低（Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２）となる。好ましくは、第１ドープ領域３の最低電位Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２より低くなるように第２ドープ領域８の電位を選択し、Ｖｒｉｎｇ＜最低（Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２）となる。
典型的には、これらの手段は第２ドープ領域８を電源に接続している電気的接続の形態にあり、電気的接続を経て電位Ｖｒｉｎｇが課せられ、また第２ドープ領域８により吸収される余剰電荷が排出される。
好ましくは、第２ドープ領域８の電位は、フォトダイオードアレイ上の照度レベルに応じて変化する。これを目的として、フォトダイオードアレイ上の照度を特には図３に示されるような読み出し回路で測定し得る。この照度測定により、第２ドープ領域８に印加しなくてはならない電位を求めることができる。
また、電位の印加及び電荷排出が均一となるように、第２ドープ領域８をカバーする金属ゲートを追加することで第２ドープ領域の抵抗率を低下させ得る。この金属ゲートは、幾つかの第２ドープ領域８同士を接続するのに使用することもできるため、電位Ｖｒｉｎｇを印加するための接続手段として機能する。
第２ドープ領域８は第１ドープ領域３の少なくとも幾つかの間に位置するため、第１ドープ領域３は分離される。図５は、交互になった第１ドープ領域３及び１つ以上の第２ドープ領域８の断面図である。したがって、切断方向において、第２ドープ領域８が、フォトダイオードのアノードを形成している第１ドープ領域３同士を分離し、１つの第１ドープ領域３から別の第１ドープ領域３へと活性層５を経て移動し得る余剰電荷を吸収する。
図６は、幾つかの第１ドープ領域３がそれぞれ、第１ドープ領域３と同じ型（ここではＮ型）のドープ領域８で少なくとも部分的に取り囲まれている一実施形態の俯瞰図であり、ドープ領域８は、第１ドープ領域３により形成された各アノードをアレイの残りのアノードから分離するための活性層５に少なくとも部分的に形成される。
図７は、第１ドープ領域３を個別に取り囲むように第２ドープ領域８が幾つかの第１ドープ領域３と格子パターンを描いている一実施形態の俯瞰図である。
好ましくは、製造及び相互接続の複雑度を低下させるために、単一のドープ領域８をフォトダイオードアレイの表面上に分布させる。しかしながら、図８に描かれるように、複数の第２ドープ領域８を配置することも選択でき、複数の第２ドープ領域８は互いに平行に分布し、その間に第１ドープ領域３が挿入されている。
図６、７に描かれている例において、全てのアノード３は１つ以上の第２ドープ領域８により取り囲まれる。しかしながら、好ましく且つ整然としてはいるものの、全てのフォトダイオードを取り囲む必要性は厳密にはない。それでもなお、フォトダイオード間でのクロストークを大幅に減らすために、好ましくは、大部分のフォトダイオードが少なくとも１つの第２ドープ領域８により取り囲まれる。
同様に、図５、６に描かれる例において、第１領域３は第２ドープ領域８により完全に取り囲まれる。しかしながら、第１ドープ領域３の周囲のドープ領域８は隙間を有し得て、その場合は第１ドープ領域３を部分的にしか取り囲まないことになる。
少なくとも１つの第２ドープ領域８により完全に取り囲まれていない幾つかの第１ドープ領域３は、製造上の理由だけでなくフォトダイオードアレイの動作を最適化するという観点から決定することができる。第２ドープ領域８はフォトダイオードと電荷キャリアに関して競合する。この競合を制限するために、第２ドープ領域８がアノードを完全には取り囲まないものの、それでもフォトダイオード間のクロストークを大幅に減らすのに十分なだけアノードを取り囲むようにし得る。
第２ドープ領域８は第１ドープ領域３から十分な距離を置いて隔てられることから、第２ドープ領域８及び第１ドープ領域３にそれぞれ関連している空間電荷領域は分離される。したがって、好ましくは、第２ドープ領域８はアノードから離れて位置し、少なくとも０．５μｍの距離を置いて取り囲んでいる。
好ましくは、第２ドープ領域８は（上から見て）少なくとも０．５μｍの幅を有するため、フォトダイオードは互いに十分に絶縁される。したがって、ドープ領域８の（上からみた場合の）幅は例えば最高２μｍになり得て、５μｍにさえ達し得る。
第２の態様において、本発明は、第１の態様によるフォトダイオードアレイを製造するための方法にも関する。図７を参照するが、そのようなアレイは、
ヒ化インジウムガリウム類（ＩｎＧａＡｓ）からの材料の活性層５を、リン化インジウム類からの材料の基板４上にエピタキシャル成長させ（ステップＳ１）、
リン化インジウム類（ＩｎＰ）からの材料のパッシベーション層６を活性層５上にエピタキシャル成長させ（ステップＳ２）、次に
１つの同じ選択的ドーピングステップ（ステップＳ３）中に、活性層５に少なくとも部分的に形成される同じ型の２種のドープ領域（カソードと共に画像を生成するためのフォトダイオードを形成する第１ドープ領域３及びフォトダイオードにより放出された電荷キャリアを吸収するための少なくとも１つの第２ドープ領域８）を同時形成することで得られる。
ヒ化インジウムガリウム類（ＩｎＧａＡｓ）からの材料の活性層５を、リン化インジウム類からの材料の基板４上にエピタキシャル成長させ（ステップＳ１）、
リン化インジウム類（ＩｎＰ）からの材料のパッシベーション層６を活性層５上にエピタキシャル成長させ（ステップＳ２）、次に
１つの同じ選択的ドーピングステップ（ステップＳ３）中に、活性層５に少なくとも部分的に形成される同じ型の２種のドープ領域（カソードと共に画像を生成するためのフォトダイオードを形成する第１ドープ領域３及びフォトダイオードにより放出された電荷キャリアを吸収するための少なくとも１つの第２ドープ領域８）を同時形成することで得られる。
例えば、第１ドープ領域３及び少なくとも１つの第２ドープ領域８を、これらの層がＮ型である場合、パッシベーション層６及び活性層５においてＰ型ドーパントとしての亜鉛を選択的に拡散させることで形成することができる。
第１ドープ領域３及び少なくとも１つの第２ドープ領域８の同時形成により、ドーパントの拡散に１枚の同じマスクを使用することができる。その結果、製造方法はより単純なままとなり、嵌め込む別々のマスクの位置合わせが不良となるリスクがない。したがって、第１ドープ領域３及び第２ドープ領域は、ドーパント濃度又はドーパント深さに関して同様の特徴を有し、その作業は印加される電位により制御しやすくなる。
Claims (12)
- フォトダイオードアレイであって、
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層（４）と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層（５）とを含んでなるカソードを含んでなり、
前記活性層（５）に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域をさらに含んでなることを特徴とし、
第１ドープ領域（３）が、前記カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域（８）が余剰電荷キャリアをその排出のために吸収する、フォトダイオードアレイ。 - バイアス手段が前記第２ドープ領域（８）を、前記第１ドープ領域（３）の最低電位（Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２）以下の電位（Ｖｒｉｎｇ）に維持する、請求項１に記載のアレイ。
- 前記第２ドープ領域（８）の電位が、フォトダイオードアレイ上の照度レベルに応じて変化する、請求項１〜２のいずれか一項に記載のアレイ。
- 前記第１ドープ領域（３）及び前記第２ドープ領域（８）が１つの同じドーピングレベルを１つの同じ深さで有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアレイ。
- 前記第２ドープ領域（８）が前記第１ドープ領域（３）の少なくとも幾つかの間に位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアレイ。
- 前記第２ドープ領域（８）が前記第１ドープ領域（３）を個別に取り囲む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアレイ。
- 前記第２ドープ領域（８）が、前記第１ドープ領域（３）の間で格子パターンを描く、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアレイ。
- 複数の前記第２ドープ領域（８）が互いに平行に分布し且つ前記第１ドープ領域（３）がその間に挟まれる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアレイ。
- 前記第２ドープ領域（８）が前記第１ドープ領域（３）から十分な距離をおいて隔てられていることから、前記第２ドープ領域（８）及び前記第１ドープ領域（３）にそれぞれ関連する空間電荷領域が分離される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアレイ。
- 表面上の金属ゲートが前記第２ドープ領域（８）の異なる地点をつなげること前記第２ドープ領域（８）の電荷を均一にする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアレイ。
- 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフォトダイオードアレイを組み込んだイメージセンサ。
- フォトダイオードアレイの製造方法であって、前記アレイが、
リン化インジウム類からの材料の少なくとも１つの基板層（４）と、ヒ化インジウムガリウム類からの材料の活性層（５）とを含んでなるカソードと、
前記活性層（５）に少なくとも部分的に形成される同じ型の少なくとも２種のドープ領域とを含んでなり、
第１ドープ領域（３）が、前記カソードと共に、画像を生成するフォトダイオードを形成し、
少なくとも１つの第２ドープ領域（８）は、前記フォトダイオードが放出する電荷キャリアを吸収し、
前記第１ドープ領域（３）及び前記少なくとも１つの第２ドープ領域（８）を１つの同じ選択的ドーピングステップ（Ｓ３）で形成することを特徴とする、フォトダイオードアレイの製造方法。
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