JPH10125949A - Infrared detector - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the cross talk by forming p-n junctions in a p-type Hg- contg. II-VI compd. semiconductor layer doped with a p-type dopant and surrounding the junctions with an undoped p-type layer having Hg holes as acceptors. SOLUTION: An undoped HgCdTe layer is heat treated in an Hg atmosphere to introduce Hg holes therein to form a p-type HgCdTe layer 15. It is implanted with B ions to form n-type regions and annealed. Through contact holes of a protective film p- and n-type electrodes on a p-type HgCdTe epitaxially grown layer 14 and n-type regions 16. The n-type regions forming p-n junctions are surrounded with the p-type HgCdTe layer 15 having a controlled p-type carrier concn., the hole concn., thereby forming an infrared detector array. This reduces the cross talk.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線検知装置に関
するものであり、特に、赤外線検知素子アレイ（ＩＲＦ
ＰＡ：Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ
Ａｒｒａｙ）におけるクロストークを防止するために、
キャリアのライフタイムの短い層を設けた赤外線検知装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detector, and more particularly to an infrared detector array (IRF).
PA: Infra-Red Focal Plane
Array) to prevent crosstalk
The present invention relates to an infrared detection device provided with a layer having a short carrier lifetime.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、１０μｍ帯近傍の赤外線を検知す
る赤外線検知素子としては、Ｃｄ組成比が０．２近傍の
ＨｇＣｄＴｅを用いたｐｎ接合ダイオードが用いられて
おり、このｐｎ接合ダイオードを赤外線検知素子として
１次元或いは２次元状に配置して、赤外線を空間分解し
て受光することで赤外線イメージを得ることが行われて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a pn junction diode using HgCdTe having a Cd composition ratio of about 0.2 has been used as an infrared detecting element for detecting infrared rays in the vicinity of the 10 μm band. 2. Description of the Related Art An infrared image is obtained by arranging elements one-dimensionally or two-dimensionally and spatially decomposing and receiving infrared light.

【０００３】ここで、図５を参照して、従来の赤外線検
知装置を説明する。 図５（ａ）参照 図５（ａ）はプレーナ型の赤外線検知装置の要部断面図
であり、ＣｄＺｎＴｅ基板２１上にＬＰＥ法（液相エピ
タキシャル成長法）によってｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２２を
成長させたのち、イオン注入法によってＢ等の不純物を
選択的にイオン注入することによってｎ型領域２３を形
成し、次いで、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２２及びｎ型領域２
３に保護膜（図示せず）に設けたコンタクトホールを介
して夫々ｐ側電極及びｎ側電極（共に図示せず）を形成
していた。Here, a conventional infrared detecting device will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view of a main part of a planar-type infrared detecting device, in which a p-type HgCdTe layer 22 is grown on a CdZnTe substrate 21 by an LPE method (liquid phase epitaxial growth method). Then, an n-type region 23 is formed by selectively ion-implanting an impurity such as B by ion implantation, and then the p-type HgCdTe layer 22 and the n-type region 2 are formed.
3, a p-side electrode and an n-side electrode (both not shown) were formed via contact holes provided in a protective film (not shown).

【０００４】図５（ｂ）参照 図５（ｂ）はメサ型の赤外線検知装置の要部断面図であ
り、ＣｄＺｎＴｅ基板２１上にＬＰＥ法によってｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ層２２及びｎ型ＨｇＣｄＴｅ層を成長させた
のち、メサエッチングよってｎ型ＨｇＣｄＴｅ領域２４
を形成し、次いで、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２２及びｎ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ領域２４に保護膜（図示せず）に設けたコン
タクトホールを介して夫々ｐ側電極及びｎ側電極（共に
図示せず）を形成していた。FIG. 5 (b) is a cross-sectional view of a main part of a mesa-type infrared detecting device, and a p-type H type is formed on a CdZnTe substrate 21 by an LPE method.
After growing the gCdTe layer 22 and the n-type HgCdTe layer, the n-type HgCdTe region 24 is formed by mesa etching.
Is formed, and then the p-type HgCdTe layer 22 and the n-type H
A p-side electrode and an n-side electrode (both not shown) were formed in the gCdTe region 24 via contact holes provided in a protective film (not shown).

【０００５】なお、これらの従来の赤外線検知装置にお
けるｐ型ＨｇＣｄＴｅ層は、Ａｓ等のアクセプタをドー
プしたｐ型ＨｇＣｄＴｅ層、或いは、アンドープＨｇＣ
ｄＴｅ層を熱処理することによってＨｇ空孔濃度を制御
したｐ型ＨｇＣｄＴｅ層である。The p-type HgCdTe layer in these conventional infrared detectors is a p-type HgCdTe layer doped with an acceptor such as As, or an undoped HgCdTe layer.
This is a p-type HgCdTe layer in which the Hg vacancy concentration is controlled by heat-treating the dTe layer.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の赤外線
検知装置においては、多数のｐｎ接合ダイオードを近接
して配置すると、クロストークが生じ、赤外線像の空間
分解能を悪くして画像にぼやけを起こさせるという問題
が生ずる。However, in the conventional infrared detecting device, when a large number of pn junction diodes are arranged close to each other, crosstalk occurs, and the spatial resolution of the infrared image is deteriorated, and the image is blurred. The problem arises.

【０００７】図６参照 これは、ＣｄＺｎＴｅ基板２１を介して照射された赤外
線２５がｐ型ＨｇＣｄＴｅ層２２で吸収されることによ
って生成した電子−正孔対の内の電子２６は、拡散によ
ってｎ型領域２３に到達して信号として取り出される
が、この電子２６の一部が本来信号を発生させるべき最
も近いｎ型領域２３のみならず、隣接するｎ型領域２７
にも到達するためである。[0007] This is because electrons 26 in the electron-hole pairs generated by the absorption of infrared rays 25 irradiated through the CdZnTe substrate 21 by the p-type HgCdTe layer 22 are converted into n-type electrons by diffusion. The electrons 26 reach the region 23 and are extracted as a signal. A part of the electrons 26 is generated not only in the nearest n-type region 23 where a signal should be generated but also in the adjacent n-type region 27.
To reach it.

【０００８】したがって、本発明は、クロストークを低
減し、赤外線像の空間分解能を向上させることを目的と
する。Accordingly, an object of the present invention is to reduce crosstalk and improve the spatial resolution of an infrared image.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、赤外線検知装置において、ｐ型不純物
ドープによりｐ型層２としたＨｇを構成元素とするＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体中にｐｎ接合５を形成するととも
に、ｐｎ接合５の近傍の周囲をＨｇ空孔をアクセプタと
するアンドープｐ型層３で取り囲んだことを特徴とす
る。FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. Refer to FIG. 1. (1) The present invention relates to an infrared detector, wherein Hg which is a p-type layer 2 formed by doping p-type impurities is a component II.
A pn junction 5 is formed in a -VI compound semiconductor, and the vicinity of the pn junction 5 is surrounded by an undoped p-type layer 3 having Hg holes as acceptors.

【００１０】この様に、受光部となるｐｎ接合５の近傍
の周囲を電子７のライフタイムの短いＨｇ空孔をアクセ
プタとするアンドープｐ型層３で取り囲むことにより、
電子７が隣接するｐｎ接合５に到達する前にアンドープ
ｐ型層３において再結合により消滅させることができる
ので、クロストークを低減することができる。As described above, by surrounding the vicinity of the pn junction 5 serving as the light receiving portion with the undoped p-type layer 3 having the Hg vacancy having a short lifetime of the electron 7 as an acceptor,
Since the electrons 7 can be eliminated by recombination in the undoped p-type layer 3 before reaching the adjacent pn junction 5, crosstalk can be reduced.

【００１１】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、ｐｎ接合５が複数存在し、この複数のｐｎ接合５が
１次元状に、或いは、２次元状に近接して配置されてい
ることを特徴とする。(2) In the present invention, in the above (1), a plurality of pn junctions 5 exist, and the plurality of pn junctions 5 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally close to each other. It is characterized by being.

【００１２】この場合の赤外線検知装置は、ｐｎ接合５
が１次元状に配列された１次元アレイでも良いし、或い
は、２次元状に配列された２次元アレイでも良い。In this case, the infrared detector is a pn junction 5
May be a one-dimensional array arranged one-dimensionally, or a two-dimensional array arranged two-dimensionally.

【００１３】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、ｐ型不純物ドープによりｐ型層２とし
たＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体がＨ
ｇＣｄＴｅであり、ｐ型不純物がＡｓ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃ
ｕのいずれかであり、また、ｐｎ接合５を形成するｎ型
不純物がＢ、Ｉｎ、Ｉのいずれかであることを特徴とす
る。(3) Further, according to the present invention, in the above (1) or (2), the II-VI group compound semiconductor containing Hg as a constituent element, which is formed into a p-type layer 2 by doping with p-type impurities, is H.
gCdTe and the p-type impurity is As, Ag, Au, C
u, and the n-type impurity forming the pn junction 5 is any one of B, In, and I.

【００１４】この様に、１０μｍ帯の赤外線６を効率良
く検知するためには、ＨｇＣｄＴｅが適当であり、ま
た、その場合の不純物としては、ｐ型としてはＡｓ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかが、ｎ型としてはＢ、Ｉｎ、
Ｉのいずれかが適当である。As described above, HgCdTe is suitable for efficiently detecting the infrared rays 6 in the 10 μm band, and the impurities in this case are As and A as p-type impurities.
g, Au, or Cu is any of n, B, In,
Any of I is suitable.

【００１５】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、ｐ型不純物ドープによりｐ
型層２としたＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体のｐ型キャリア濃度を５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下と
し、且つ、アンドープｐ型層３のキャリア濃度を１×１
０¹⁶ｃｍ^-3以上にしたことを特徴とする。(4) The present invention relates to any one of the above (1) to (3), wherein
The p-type carrier concentration of the II-VI group compound semiconductor containing Hg as the constituent element is 5 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ or less, and the carrier concentration of the undoped p-type layer 3 is 1 × 1.
0 ¹⁶ cm ^-3 or more.

【００１６】ｐ型不純物ドープによりｐ型層２としたＨ
ｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体における
電子７のライフタイムはｐ型キャリア濃度の増大と共に
短くなるので、信号を高効率で得るためには５×１０¹⁶
ｃｍ^-3以下にすることが望ましく、一方、アンドープｐ
型層３における電子７のライフタイムもｐ型キャリア濃
度の増大と共に短くなるので、クロストークを効果的に
低減させるためには１×１０¹⁶ｃｍ^-3以上にすることが
望ましい。H formed into a p-type layer 2 by doping with p-type impurities
Since the lifetime of the electrons 7 in the II-VI compound semiconductor having g as a constituent element becomes shorter as the p-type carrier concentration increases, 5 × 10 ¹⁶ is required to obtain a signal with high efficiency.
cm ⁻³ or less, while undoped p
Since also the lifetime of the electrons 7 in the mold layer 3 becomes shorter with the increase of p-type carrier concentration, in order to reduce crosstalk effectively it is desirable to 1 × 10 ¹⁶ cm ^-3 or more.

【００１７】（５）また、本発明は、上記（１）乃至
（４）のいずれかにおいて、ｐ型不純物ドープによりｐ
型層２としたＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体とアンドープｐ型層３を、ほぼ同じ組成のＨｇＣ
ｄＴｅとしたことを特徴とする。(5) The present invention provides the method according to any one of the above (1) to (4), wherein
A II-VI group compound semiconductor containing Hg as a constituent element and an undoped p-type layer 3 as H-C
dTe.

【００１８】アンドープｐ型層３におけるライフタイム
は、禁制帯幅の増大と共に長くなり、一方、禁制帯幅が
小さくなるとドリフト電界により電子７が隣接するｐｎ
接合５に到達しやすくなるので、ｐ型不純物ドープによ
りｐ型層２としたＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体とアンドープｐ型層３とを、ほぼ同じ組成の
ＨｇＣｄＴｅで構成することが望ましい。The life time of the undoped p-type layer 3 increases with the increase of the band gap. On the other hand, when the band gap decreases, the drift field causes electrons 7 to be adjacent to the pn layer.
Since it is easy to reach the junction 5, the II-VI compound semiconductor having Hg as a constituent element and the undoped p-type layer 3 made of HgCdTe having substantially the same composition are formed by doping the p-type impurity with the p-type impurity. Is desirable.

【００１９】（６）また、本発明は、上記（１）乃至
（５）のいずれかにおいて、ｐｎ接合５直下のｐ型不純
物ドープによりｐ型層２としたＨｇを構成元素とするＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の厚さを１５μｍ以上にしたこ
とを特徴とする。(6) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (5), Hg having a p-type layer 2 formed by doping a p-type impurity immediately below a pn junction 5 with Hg as a constituent element may be used.
It is characterized in that the thickness of the I-VI compound semiconductor is 15 μm or more.

【００２０】この様に、光キャリア発生層となるｐｎ接
合５直下のｐ型不純物ドープによりｐ型層２としたＨｇ
を構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の厚さを、
１５μｍ以上にすることによって、光感度を十分高くす
ることができる。As described above, the p-type layer 2 is formed by doping p-type impurities immediately below the pn junction 5 serving as a photocarrier generation layer.
The thickness of a II-VI compound semiconductor having
When the thickness is 15 μm or more, the light sensitivity can be sufficiently increased.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施の形態
の製造工程を図２及び図３を参照して説明する。 図２（ａ）参照 まず、（１１１）Ｂ面を主面とするＣｄＺｎＴｅ基板１
１上にＬＰＥ法によってアンドープＨｇＣｄＴｅ層１２
（Ｃｄ組成比０．２２）を厚さ１０〜２５μｍ、例え
ば、１５μｍ成長させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a manufacturing process according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 2A, first, a CdZnTe substrate 1 having a (111) B plane as a main surface.
Undoped HgCdTe layer 12 by LPE
(Cd composition ratio 0.22) is grown to a thickness of 10 to 25 μm, for example, 15 μm.

【００２２】図２（ｂ）参照 次いで、Ｂｒメタノールを用いて、素子形成部となる２
５〜５０μｍ角、例えば、３０μｍ角で、深さが１０〜
２０μｍ、例えば、１３μｍの凹部１３を必要とする赤
外線検知素子数に応じて設ける（図の場合は、３個）。Next, as shown in FIG. 2 (b), using Br methanol, 2
5 to 50 μm square, for example, 30 μm square, and a depth of 10 to 10 μm.
20 μm, for example, 13 μm concave portions 13 are provided in accordance with the number of infrared detecting elements that need to be provided (three in the figure).

【００２３】図２（ｃ）参照 次いで、再び、ＬＰＥ法によって、Ａｓをドープするこ
とによりｐ型キャリア濃度が５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下、例
えば、２×１０¹⁶ｃｍ^-3にしたｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタ
キシャル成長層１４（Ｃｄ組成比０．２２）を、凹部１
３における厚さが１５μｍ以上、例えば、２０μｍにな
るように成長させる。Next, as shown in FIG. 2C, the p-type carrier concentration is reduced to 5 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ or less, for example, 2 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ by doping As again by the LPE method. The HgCdTe epitaxial growth layer 14 (Cd composition ratio 0.22) is
3 is grown so as to have a thickness of 15 μm or more, for example, 20 μm.

【００２４】図３（ｄ）参照 次いで、Ｈｇ雰囲気中で熱処理を行ってアンドープＨｇ
ＣｄＴｅ層１２のｐ型キャリア濃度が１×１０¹⁶ｃｍ^-3
以上、例えば、１×１０¹⁶ｃｍ^-3になるようにＨｇ空孔
を導入してｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１５としたのち、ＣＭＰ
法（化学機械研磨法）によって研磨を行うことによっ
て、凹部１３におけるｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル
成長層１４の厚さが１５μｍ以上、例えば、１７μｍに
なるように平坦化する。Next, as shown in FIG. 3D, a heat treatment is performed in an Hg atmosphere to
The p-type carrier concentration of the CdTe layer 12 is 1 × 10 ¹⁶ cm ⁻³
As described above, for example, after introducing Hg vacancies so as to be 1 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ to form the p-type HgCdTe layer 15, the CMP is performed.
By performing polishing by a chemical mechanical polishing method, the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 in the concave portion 13 is flattened so as to have a thickness of 15 μm or more, for example, 17 μm.

【００２５】図３（ｅ）参照 次いで、Ｂ（ボロン）をイオン注入することによって直
径が１５〜３０μｍ、例えば、２５μｍのｎ型領域１６
を形成し、１００〜２００℃、例えば、１５０℃で、３
０〜１８０分、例えば、６０分アニール処理を行い、次
いで、保護膜（図示せず）に設けたコンタクトホールを
介してｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４及び
ｎ型領域１６に、夫々ｐ側電極及びｎ側電極（共に図示
せず）を形成する。Next, as shown in FIG. 3E, an n-type region 16 having a diameter of 15 to 30 μm, for example, 25 μm is implanted by ion-implanting B (boron).
At a temperature of 100 to 200 ° C., for example, 150 ° C.
Annealing is performed for 0 to 180 minutes, for example, 60 minutes, and then the p-side electrode and n-type electrode are respectively provided to the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 and the n-type region 16 through contact holes provided in the protective film (not shown). A side electrode (both not shown) is formed.

【００２６】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、各ｐｎ接合、即ち、ｎ型領域１６をＨｇ空孔に
よってｐ型キャリア濃度、即ち、正孔濃度を１×１０¹⁶
ｃｍ ^-3以上に制御したｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１５で取り囲
んだ、１次元或いは２次元の赤外線検知素子アレイ（Ｉ
ＲＦＰＡ）を構成することができる。As described above, in the first embodiment of the present invention,
Then, each pn junction, that is, the n-type region 16 is converted into Hg vacancy.
Therefore, the p-type carrier concentration, that is, the hole concentration is 1 × 10¹⁶
cm ^-3Surrounded by the p-type HgCdTe layer 15 controlled as described above.
A one-dimensional or two-dimensional infrared sensing element array (I
RFPA).

【００２７】この場合のｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャ
ル成長層１４における少数キャリア、即ち、電子のライ
フタイムは５０〜１００ｎｓｅｃ（ｎ秒）であるのに対
して、Ｈｇ空孔によりｐ型化したｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１
５における電子のライフタイムは数ｎｓｅｃと１桁以上
小さくなるので、隣接するｐｎ接合、即ち、ｎ型領域に
向かう電子は、光キャリア発生層となるｐ型ＨｇＣｄＴ
ｅエピタキシャル成長層１４を囲むｐ型ＨｇＣｄＴｅ層
１５を通過する途中で再結合によって消滅し、クロスト
ークが低減する。In this case, the lifetime of the minority carriers, that is, the electrons in the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 is 50 to 100 nsec (n seconds), whereas the p-type HgCdTe layer 1 is made p-type by Hg vacancies.
5, the lifetime of the electrons is reduced by one digit or more to several nsec.
In the course of passing through the p-type HgCdTe layer 15 surrounding the e-epitaxially grown layer 14, it disappears due to recombination, and crosstalk is reduced.

【００２８】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
の形態の製造工程を説明する。なお、第２の実施の形態
においても、第１の実施の形態の図２（ｃ）の工程まで
は同じであるので、それ以降の工程について説明する。Next, the manufacturing process of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the steps up to the step of FIG. 2C of the first embodiment are the same, and the subsequent steps will be described.

【００２９】図４（ａ）参照 研磨により、凹部１３におけるｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタ
キシャル成長層１４の厚さが１５〜２５μｍ、例えば、
１７μｍになるように平坦化したのち、ＬＰＥ法によっ
て、Ｉ（沃素）をドープすることによりｎ型ＨｇＣｄＴ
ｅエピタキシャル成長層１７（Ｃｄ組成比０．２２）を
厚さ０．５〜５μｍ、例えば、２．０μｍ成長させる。Referring to FIG. 4A, the thickness of the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 in the recess 13 is 15 to 25 μm, for example, by polishing.
After flattening to 17 μm, n-type HgCdT is doped by I (iodine) by the LPE method.
The e epitaxial growth layer 17 (Cd composition ratio 0.22) is grown to a thickness of 0.5 to 5 μm, for example, 2.0 μm.

【００３０】図４（ｂ）参照 次いで、従来のメサ型赤外線検知装置と同様にメサエッ
チングを行って、凹部１３に対応する領域にｎ型領域１
８を形成したのち、保護膜（図示せず）に設けたコンタ
クトホールを介してｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成
長層１４及びｎ型領域１８に、夫々ｐ側電極及びｎ側電
極（共に図示せず）を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, mesa etching is performed in the same manner as in the conventional mesa-type infrared detecting device, so that the n-type region 1
8 are formed, a p-side electrode and an n-side electrode (both not shown) are formed in the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 and the n-type region 18 through contact holes provided in a protective film (not shown), respectively. I do.

【００３１】この場合も、ｎ型領域１８は電子のライフ
タイムの短いｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１５によって取り囲ま
れているので、クロストークが低減する。Also in this case, since the n-type region 18 is surrounded by the p-type HgCdTe layer 15 having a short electron lifetime, crosstalk is reduced.

【００３２】なお、図４（ｂ）においては、メサエッチ
ング工程を簡素化させるために、浅いメサエッチングを
行っているが、深いメサエッチングを行って、メサ分離
部がｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１５の頂部に達するようにして
も良く、この場合には、クロストークをより効果的に低
減することができる。In FIG. 4B, in order to simplify the mesa etching process, shallow mesa etching is performed. However, deep mesa etching is performed so that the mesa isolation portion is formed on the top of the p-type HgCdTe layer 15. . In this case, crosstalk can be reduced more effectively.

【００３３】以上、第１及び第２の実施の形態を説明し
てきたが、第１及び第２の実施の形態においては、ｐ型
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４のｐ型キャリア
濃度を５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下としているが、これは、ｐ
型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４における電子
のライフタイムはｐ型キャリア濃度に依存し、５×１０
¹⁶ｃｍ^-3以上になるとライフタイムが短くなりすぎ、ｎ
型領域１６，１８に到達する電子数が減少して光感度が
低下するためである。Although the first and second embodiments have been described above, in the first and second embodiments, the p-type carrier concentration of the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 is set to 5 × 10 ¹⁶ cm ^{− 3} or less.
Lifetime of electrons in the HgCdTe epitaxial growth layer 14 depends on the p-type carrier concentration and is 5 × 10
^{If it} exceeds ¹⁶ cm ^-3 , the lifetime becomes too short and n
This is because the number of electrons arriving at the mold regions 16 and 18 decreases and the photosensitivity decreases.

【００３４】また、ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層１５におけるＨ
ｇ空孔に起因するｐ型キャリア濃度を１×１０¹⁶ｃｍ^-3
以上としているが、これは１×１０¹⁶ｃｍ^-3以下の場合
には、再結合による電子の消滅が十分でなくなるためで
ある。The H in the p-type HgCdTe layer 15
The concentration of p-type carrier due to g vacancies is 1 × 10 ¹⁶ cm ⁻³
The reason for this is that when the density is 1 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ or less, annihilation of electrons due to recombination becomes insufficient.

【００３５】また、上記各実施の形態においてはｎ型領
域１６，１８直下の光キャリア発生層となるｐ型ＨｇＣ
ｄＴｅエピタキシャル成長層１４の厚さが１５μｍ以上
になるようにしているが、これは１５μｍ以上の厚さに
することによって十分な光感度を得るためである。In each of the above-described embodiments, the p-type HgC layer serving as a photocarrier generation layer immediately below the n-type regions 16 and 18 is used.
The thickness of the dTe epitaxial growth layer 14 is set to 15 μm or more, in order to obtain sufficient light sensitivity by setting the thickness to 15 μm or more.

【００３６】また、上記各実施の形態におけるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４は、Ｃｄ組成比が
０．２２のＨｇ_0.78Ｃｄ_0.22Ｔｅであるが、この様な組
成比に限られるものではなく、検知対象の赤外線の波長
に応じて適宜組成比を変更するものである。Further, the p-type Hg in each of the above embodiments is used.
The CdTe epitaxial growth layer 14 is Hg _0.78 Cd _0.22 Te with a Cd composition ratio of 0.22, but is not limited to such a composition ratio, and the composition ratio is appropriately changed according to the wavelength of infrared light to be detected. Things.

【００３７】また、上記各実施の形態におけるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層１５もＣｄ組成比が０．２２のＨｇ_0.78Ｃｄ
_0.22Ｔｅとしているが、これは、ＨｇＣｄＴｅ層におけ
る電子のライフタイムがＣｄ組成比に伴って、即ち、禁
制帯幅の増大に伴って長くなり、Ｈｇ_0.78Ｃｄ_0.22Ｔｅ
よりＣｄ組成比を大きくすると電子の再結合確率が低減
してクロストークが多くなるためであり、一方、Ｃｄ組
成比を小さくしすぎると、ｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシ
ャル成長層１４との間に禁制帯幅の差に起因するドリフ
ト電界が生じて電子が隣接するｐｎ接合に到達しやすく
なるためである。The p-type Hg in each of the above embodiments
The CdTe layer 15 is also made of Hg _0.78 Cd having a Cd composition ratio of 0.22.
_0.22 While the Te, which, along with the electronic lifetime Cd composition ratio of the HgCdTe layer, i.e., longer with increasing bandgap, Hg _0.78 Cd _0.22 Te
If the Cd composition ratio is further increased, the recombination probability of electrons is reduced and crosstalk is increased. On the other hand, if the Cd composition ratio is too small, the band gap between the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 and the forbidden band width is reduced. This is because a drift electric field is generated due to the difference, and electrons easily reach an adjacent pn junction.

【００３８】また、上記各実施の形態におけるｐ型Ｈｇ
ＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４はＡｓドープによっ
て形成している、Ａｓに限られるものではなく、Ａｇ、
Ａｕ、或いは、Ｃｕ等のＩｂ族元素を用いても良いもの
である。Further, the p-type Hg in each of the above embodiments is described.
The CdTe epitaxial growth layer 14 is formed by As doping, and is not limited to As.
Au or an Ib group element such as Cu may be used.

【００３９】また、上記第２の実施の形態におけるｎ型
ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１７はＩドープによ
って形成している、Ｉに限られるものではなく、Ｉｎを
用いても良いものである。Further, the n-type HgCdTe epitaxial growth layer 17 in the second embodiment is formed by I doping, and is not limited to I, but may use In.

【００４０】また、上記各実施の形態における成長基板
はＣｄＺｎＴｅ基板１１であるが、ＣｄＺｎＴｅ基板に
限られるものではなく、ＣｄＴｅ基板、サファイア基板
上にＣｄＺｎＴｅ層を成長させたＣｄＺｎＴｅ／サファ
イアエピタキシャル基板、ＧａＡｓ基板上にＣｄＺｎＴ
ｅ層を成長させたＣｄＺｎＴｅ／ＧａＡｓ基板、或い
は、Ｓｉ基板上にＣｄＺｎＴｅ層を成長させたＣｄＺｎ
Ｔｅ／Ｓｉ基板を用いても良いものである。Although the growth substrate in each of the above embodiments is the CdZnTe substrate 11, the growth substrate is not limited to the CdZnTe substrate. CdZnT on the substrate
CdZnTe / GaAs substrate on which an e layer is grown, or CdZn on which a CdZnTe layer is grown on a Si substrate
A Te / Si substrate may be used.

【００４１】なお、上記の各実施の形態の説明において
は、ｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１４及びｎ
型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層１７をＬＰＥ法に
よって成長させているが、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相
成長法）やＭＢＥ法（分子ビームエピタキシャル成長
法）を用いても良いものである。In the description of each of the above embodiments, the p-type HgCdTe epitaxial growth layer 14 and the n-type HgCdTe
Although the type HgCdTe epitaxial growth layer 17 is grown by the LPE method, the MOVPE method (metal organic chemical vapor deposition method) or the MBE method (molecular beam epitaxial growth method) may be used.

【００４２】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、赤外線検知素子を構成
するｐｎ接合ダイオードの周囲を電子のライフタイムの
小さなＨｇ空孔によりキャリア濃度を制御したｐ型層で
取り囲んでいるので、電子の隣接するｐｎ接合への拡散
に起因するクロストークを低減することができ、それに
よって赤外線検知装置の性能を向上させることができ
る。According to the present invention, the pn junction diode constituting the infrared detecting element is surrounded by the p-type layer whose carrier concentration is controlled by Hg vacancies having a small electron lifetime, so that the electrons are adjacent to each other. The crosstalk due to diffusion into the pn junction can be reduced, thereby improving the performance of the infrared detecting device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施の形態の図２以降の製造工
程の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention after FIG. 2;

【図４】本発明の第２の実施の形態の製造工程の説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to a second embodiment of the present invention.

【図５】従来の赤外線検知装置の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional infrared detecting device.

【図６】従来の赤外線検知装置の問題点の説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram of a problem of a conventional infrared detecting device.

【符号の説明】 １ 基板 ２ ｐ型層 ３ アンドープｐ型層 ４ ｎ型領域 ５ ｐｎ接合 ６ 赤外線 ７ 電子 １１ ＣｄＺｎＴｅ基板 １２ アンドープＨｇＣｄＴｅ層 １３ 凹部 １４ ｐ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層 １５ ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層 １６ ｎ型領域 １７ ｎ型ＨｇＣｄＴｅエピタキシャル成長層 １８ ｎ型領域 ２１ ＣｄＺｎＴｅ基板 ２２ ｐ型ＨｇＣｄＴｅ層 ２３ ｎ型領域 ２４ ｎ型ＨｇＣｄＴｅ層 ２５ 赤外線 ２６ 電子 ２７ ｎ型領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 substrate 2 p-type layer 3 undoped p-type layer 4 n-type region 5 pn junction 6 infrared ray 7 electron 11 CdZnTe substrate 12 undoped HgCdTe layer 13 recess 14 p-type HgCdTe epitaxial growth layer 15 p-type HgCdTe layer 16 n-type Region 17 n-type HgCdTe epitaxial growth layer 18 n-type region 21 CdZnTe substrate 22 p-type HgCdTe layer 23 n-type region 24 n-type HgCdTe layer 25 infrared ray 26 electron 27 n-type region

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ｐ型不純物ドープによりｐ型層としたＨ
ｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体中にｐｎ
接合を形成するとともに、前記ｐｎ接合近傍の周囲をＨ
ｇ空孔をアクセプタとするアンドープｐ型層で取り囲ん
だことを特徴とする赤外線検知装置。1. A method of forming a p-type layer by doping p-type impurities with H
pn in a II-VI compound semiconductor having g as a constituent element
A junction is formed, and the periphery near the pn junction is H
An infrared detector wherein the g-hole is surrounded by an undoped p-type layer having an acceptor. 【請求項２】 上記ｐｎ接合が複数存在し、前記複数の
ｐｎ接合が１次元状に、或いは、２次元状に近接して配
置されていることを特徴とする請求項１記載の赤外線検
知装置。2. The infrared detector according to claim 1, wherein a plurality of the pn junctions exist, and the plurality of pn junctions are arranged one-dimensionally or two-dimensionally close to each other. . 【請求項３】 上記ｐ型不純物ドープによりｐ型層とし
たＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体がＨ
ｇＣｄＴｅであり、上記ｐ型不純物がＡｓ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｃｕのいずれかであり、また、上記ｐｎ接合を形成
するｎ型不純物がＢ、Ｉｎ、Ｉのいずれかであることを
特徴とする請求項１または２に記載の赤外線検知装置。3. A group II-VI compound semiconductor comprising Hg as a constituent element, which is made into a p-type layer by doping with the p-type impurity, is H.
gCdTe, and the p-type impurity is As, Ag, A
The infrared detecting device according to claim 1, wherein the n-type impurity that is any one of u and Cu and that forms the pn junction is one of B, In, and I. 【請求項４】 上記ｐ型不純物ドープによりｐ型層とし
たＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のｐ
型キャリア濃度を５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下とし、且つ、上
記アンドープｐ型層のキャリア濃度を１×１０¹⁶ｃｍ^-3
以上にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の赤外線検知装置。4. A p-type II-VI compound semiconductor having Hg as a constituent element, which is formed into a p-type layer by doping with the p-type impurity.
Type carrier concentration of 5 × 10 ¹⁶ cm ^-3, and the carrier concentration of the undoped p-type layer 1 × 10 ¹⁶ cm ^-3
The infrared detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein: 【請求項５】 上記ｐ型不純物ドープによりｐ型層とし
たＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体と上
記アンドープｐ型層を、ほぼ同じ組成のＨｇＣｄＴｅと
したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載の赤外線検知装置。5. A II-VI compound semiconductor having Hg as a constituent element and a undoped p-type layer made of HgCdTe having substantially the same composition as the p-type layer formed by doping the p-type impurity. The infrared detection device according to any one of claims 1 to 4. 【請求項６】 上記ｐｎ接合直下の上記ｐ型不純物ドー
プによりｐ型層としたＨｇを構成元素とするＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の厚さを、１５μｍ以上にしたことを特
徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の赤外線
検知装置。6. II-VI containing Hg as a constituent element in a p-type layer by doping the p-type impurity immediately below the pn junction.
The infrared detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the group III compound semiconductor is 15 µm or more.