JPS6290986A - 配列型赤外線検知器 - Google Patents
配列型赤外線検知器Info
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- JPS6290986A JPS6290986A JP60231609A JP23160985A JPS6290986A JP S6290986 A JPS6290986 A JP S6290986A JP 60231609 A JP60231609 A JP 60231609A JP 23160985 A JP23160985 A JP 23160985A JP S6290986 A JPS6290986 A JP S6290986A
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- Japan
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- junction
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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。
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、半導体を用いた配列型光起電力型赤外線検知
器の構造に関する。
器の構造に関する。
（従来技術とその問題点）
半導体を用いた配列型光起電力型赤外線検知器では、主
として半導体のｐｎ接合を配列した構造がとられる。こ
の構造においては、ｐｎ接合付近で入射赤外光によって
生成された少数キャリアが接合部まで拡散していって電
気的信号となり、出力される。検知器材料となる半導体
としては特にＨｇＣｄＩｅが高性能を得られる材料とし
て最も多く使用されている。
として半導体のｐｎ接合を配列した構造がとられる。こ
の構造においては、ｐｎ接合付近で入射赤外光によって
生成された少数キャリアが接合部まで拡散していって電
気的信号となり、出力される。検知器材料となる半導体
としては特にＨｇＣｄＩｅが高性能を得られる材料とし
て最も多く使用されている。
ＨｇＣｄＴｅを用いた場合の検出器の構成例の断面図が
第３図である。第３図において、１はｐ型Ｈｇ□−８Ｃ
ｄ、Ｉ’ｅ（ｘは普通０．２か０．３で、前者の時は波
長１０ｍ帯用の赤外線検知器であり、後者の時は３〜５
梃帯用）、２はイオン注入等によって作られたｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層、３は検出器の基板、４はパシベーション膜
（ＺｎｓかＳｉｎ、が一般には用いられる）、５及び６
はそれぞれｎ側電極及びｐ側電極である。本図では赤外
光を上側から入射させて用いる事にしであるが、ｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ １をエピタキシャル成長による結晶にした
場合には基板３として成長の基板となったＣｄＴｅをそ
のまま使用でき、 ＣｄＴｅは赤外光に対して透明であ
るから赤外光を下側から入射させて使用する事も可能で
ある。第３図の構造をとった場合の欠点として、パシベ
ーション膜４下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ １表面に空乏層、
あるいはｎ型反転届を形成する事がある。これらが形成
されると、ｐｎ接合間の生成−再結合電流（Ｇ−Ｒ電流
）の源となり、ｐｎ接合間で表面を通じてのリーク電流
が増大する。ｐｎ接合を用いた赤外線検知器においては
、リーク電流が大きいと検知器としての感度が低下する
。特に、ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外線検知器の場合
、例えばセミコンダクターズアンドセミメタルズ第１８
巻（Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＳａｎｄ Ｓｅｍｉｍ
ｅｔａｌｓｖｏｌ、 １Ｂ （１９８１） Ａｃａｄｅ
ｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ ）で述べられでいる様にＨｇｏ
、 ５ｃｄｅ 、 ｓＴｅ 、 Ｈｇａ 、 ｙｃｄｅ
、 ｓＴｅどちらの場合でも検知器の動作温度（前者
は７７に、後者は１５０に以下）程度ではリーク電流は
主にＧ−Ｒ電流に帰因するので、これは大幅に検知器特
性を劣化きせる原因となる。
第３図である。第３図において、１はｐ型Ｈｇ□−８Ｃ
ｄ、Ｉ’ｅ（ｘは普通０．２か０．３で、前者の時は波
長１０ｍ帯用の赤外線検知器であり、後者の時は３〜５
梃帯用）、２はイオン注入等によって作られたｎ型Ｈｇ
ＣｄＴｅ層、３は検出器の基板、４はパシベーション膜
（ＺｎｓかＳｉｎ、が一般には用いられる）、５及び６
はそれぞれｎ側電極及びｐ側電極である。本図では赤外
光を上側から入射させて用いる事にしであるが、ｐ型Ｈ
ｇＣｄＴｅ １をエピタキシャル成長による結晶にした
場合には基板３として成長の基板となったＣｄＴｅをそ
のまま使用でき、 ＣｄＴｅは赤外光に対して透明であ
るから赤外光を下側から入射させて使用する事も可能で
ある。第３図の構造をとった場合の欠点として、パシベ
ーション膜４下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ １表面に空乏層、
あるいはｎ型反転届を形成する事がある。これらが形成
されると、ｐｎ接合間の生成−再結合電流（Ｇ−Ｒ電流
）の源となり、ｐｎ接合間で表面を通じてのリーク電流
が増大する。ｐｎ接合を用いた赤外線検知器においては
、リーク電流が大きいと検知器としての感度が低下する
。特に、ＨｇＣｄＴｅ結晶を用いた赤外線検知器の場合
、例えばセミコンダクターズアンドセミメタルズ第１８
巻（Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＳａｎｄ Ｓｅｍｉｍ
ｅｔａｌｓｖｏｌ、 １Ｂ （１９８１） Ａｃａｄｅ
ｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ ）で述べられでいる様にＨｇｏ
、 ５ｃｄｅ 、 ｓＴｅ 、 Ｈｇａ 、 ｙｃｄｅ
、 ｓＴｅどちらの場合でも検知器の動作温度（前者
は７７に、後者は１５０に以下）程度ではリーク電流は
主にＧ−Ｒ電流に帰因するので、これは大幅に検知器特
性を劣化きせる原因となる。
この点を改善する為に、例えばアイ・イー・イー・イー
エレクトロンデバイス レターズ（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ ＥＤＬ−１
（１９８０） １２ ）やジャーナルオブバキュアムサ
イエンスアンドテクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｉｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ Ａ３（１） （１９８５） ２８０）で述べら
れている様に、ｐｎ接合周囲にゲートを設けた構造が提
案された。この構造は、ゲートに適度な電圧を印加して
ゲート直下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ表面の電圧を制御する事
によって、表面の空乏層あるいは反転層を除去して良好
な検知器特性を得るものである。
エレクトロンデバイス レターズ（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ ＥＤＬ−１
（１９８０） １２ ）やジャーナルオブバキュアムサ
イエンスアンドテクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｉｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ Ａ３（１） （１９８５） ２８０）で述べら
れている様に、ｐｎ接合周囲にゲートを設けた構造が提
案された。この構造は、ゲートに適度な電圧を印加して
ゲート直下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ表面の電圧を制御する事
によって、表面の空乏層あるいは反転層を除去して良好
な検知器特性を得るものである。
この構造を利用した配列型赤外線検知器の構成の断面図
が第４図である。この構造の場合には、パシベーション
膜４上にゲート８を設け、ゲートの電圧を制御する事に
よって表面リーク電流を最小にして検出器を動作させる
。この方式では、ｐ型ＨｇＣｄｒｅ １の上側の配線は
複雑になるので、配線用の基板１０を設け、その上で配
線を行なう。従って、第４５！３の構造では、赤外光を
上側から入射させて用いる事はできず、下側から入射さ
せて用いなければならない。従って、検知器の基板とし
ては、赤外光に対して透明なＣｄＴｅを用いなければな
らず、他の物質、例えばサファイア等を接着して基板に
する事は接着剤の赤外光透過率等の問題の為に不可能で
ある。従ってこの構成をとれるのはＣｄＴｅ等、赤外光
に対して透明である基板上にエピタキシャル成長したＨ
ｇＣｄＴｅ結晶を用いた場合のみである。
が第４図である。この構造の場合には、パシベーション
膜４上にゲート８を設け、ゲートの電圧を制御する事に
よって表面リーク電流を最小にして検出器を動作させる
。この方式では、ｐ型ＨｇＣｄｒｅ １の上側の配線は
複雑になるので、配線用の基板１０を設け、その上で配
線を行なう。従って、第４５！３の構造では、赤外光を
上側から入射させて用いる事はできず、下側から入射さ
せて用いなければならない。従って、検知器の基板とし
ては、赤外光に対して透明なＣｄＴｅを用いなければな
らず、他の物質、例えばサファイア等を接着して基板に
する事は接着剤の赤外光透過率等の問題の為に不可能で
ある。従ってこの構成をとれるのはＣｄＴｅ等、赤外光
に対して透明である基板上にエピタキシャル成長したＨ
ｇＣｄＴｅ結晶を用いた場合のみである。
更に、第３図及び第４図の構造の検知器の共通の欠点と
しては配列中の単位素子間の間隔を小きくしていったと
きのが像度の劣化がある。配列型赤外線検知器を使用す
る際はミラー等で入射赤外光を結像させてその焦点面に
検知器を配置して各単位素子毎の出力を得る。この栄位
素子は各々のｐｎ接合、すなわち、第３図、第４図両者
においてｎ型層２の形成された部分と考えてよい。赤外
光はｎ型層２の上側（あるいは下側）のみに入射する訳
ではなく、隣接するｎ型層の間にも入射する。この際に
生成した少数キャリアは近接したｐｎ接合のどれかとの
距離がその拡散長（例えばｐ型Ｈｇｂ 、 ５ｃｄａ
、 ＊Ｉ’ｅの場合は数１０〜１００）ＱＴＩ ）以内
ならば接合まで拡散していき、その素子の出力となる。
しては配列中の単位素子間の間隔を小きくしていったと
きのが像度の劣化がある。配列型赤外線検知器を使用す
る際はミラー等で入射赤外光を結像させてその焦点面に
検知器を配置して各単位素子毎の出力を得る。この栄位
素子は各々のｐｎ接合、すなわち、第３図、第４図両者
においてｎ型層２の形成された部分と考えてよい。赤外
光はｎ型層２の上側（あるいは下側）のみに入射する訳
ではなく、隣接するｎ型層の間にも入射する。この際に
生成した少数キャリアは近接したｐｎ接合のどれかとの
距離がその拡散長（例えばｐ型Ｈｇｂ 、 ５ｃｄａ
、 ＊Ｉ’ｅの場合は数１０〜１００）ＱＴＩ ）以内
ならば接合まで拡散していき、その素子の出力となる。
単位素子間の間隔が拡散長以内ならこの間で生成きれた
少数キャリアはどの近接ｐｎ接合にも拡散していく事が
できる。従って、この間で発生した少数キャリアによる
出力信号は近接単位素子に振り分けられた形となり、解
像度劣化の原因となる。
少数キャリアはどの近接ｐｎ接合にも拡散していく事が
できる。従って、この間で発生した少数キャリアによる
出力信号は近接単位素子に振り分けられた形となり、解
像度劣化の原因となる。
解像度を良好にする為には素子面積、素子間隔を小さく
する必要があるが、この為にこれらを小さくしても良好
な解像度は得られなくなる。
する必要があるが、この為にこれらを小さくしても良好
な解像度は得られなくなる。
そこで、本発明の目的は、配列型光起電力型赤外線検知
器において、ｐｎ接合のリーク１１！流が少なく、解像
度が良好で、かつ製造工程の簡易な配列型赤外線検知器
を得ることにある。
器において、ｐｎ接合のリーク１１！流が少なく、解像
度が良好で、かつ製造工程の簡易な配列型赤外線検知器
を得ることにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、半導体上に複数のｐｎ接合が配列されて成る配列型赤
外線検知器であって、前記ｐｎ接合以外の領域への赤外
光入射を遮断せしめる形の導電体のマスクが前記半導体
の受光面側に絶縁膜を介して形成きれており、かつ、前
記マスクには電圧を印加させるべき端子が設けてあるこ
とを特徴とする特 （実施例） 以下、第１図及び第２図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。第１図及び第２図は、それぞれ本発明を
一次元配列型赤外線検知器に応用した例（本発明の一実
施例）の平面図及び断面図である。図において、１はｐ
型ＨｇＣｄＴｅ、 ２はｎ型ＨｇＣｄＴｅ、 ３は検知
器の基板（サファイア、ＣｄＴｅ等）、４はパシベーシ
ョン膜（Ｚｎｓ 、 Ｓｉｇｎ等）、５及び６はそれぞ
れｎ側及びｐ側の電極、８はゲートである。この検知器
においては、赤外光は上側、すなわち、基板と反対側か
ら入射させて用いるので、基板は赤外光に対して透明な
Ｃｄ’ｓ等を用いる必要はない。従って、この構造はエ
ピタキシャル成長したｕｇｃａＴｅ結晶を用いる場合だ
けでなく、バルク成長法で得た結晶を用いる場合にも適
用できる。ゲート８として、例えば膜厚が５０００人程
度のＭを用いれば、赤外光あるいは可視光はこれを透過
しない。従って、ゲート直下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ１には
赤外光が入射しない。すなわち、本検知器の特徴は、ｐ
ｎ接合のリーク電流を減少せしめる為のゲートが、ｐｎ
接合以外の部分に光子が入射するのを防止する為のマス
クを兼ねている点である。
、半導体上に複数のｐｎ接合が配列されて成る配列型赤
外線検知器であって、前記ｐｎ接合以外の領域への赤外
光入射を遮断せしめる形の導電体のマスクが前記半導体
の受光面側に絶縁膜を介して形成きれており、かつ、前
記マスクには電圧を印加させるべき端子が設けてあるこ
とを特徴とする特 （実施例） 以下、第１図及び第２図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。第１図及び第２図は、それぞれ本発明を
一次元配列型赤外線検知器に応用した例（本発明の一実
施例）の平面図及び断面図である。図において、１はｐ
型ＨｇＣｄＴｅ、 ２はｎ型ＨｇＣｄＴｅ、 ３は検知
器の基板（サファイア、ＣｄＴｅ等）、４はパシベーシ
ョン膜（Ｚｎｓ 、 Ｓｉｇｎ等）、５及び６はそれぞ
れｎ側及びｐ側の電極、８はゲートである。この検知器
においては、赤外光は上側、すなわち、基板と反対側か
ら入射させて用いるので、基板は赤外光に対して透明な
Ｃｄ’ｓ等を用いる必要はない。従って、この構造はエ
ピタキシャル成長したｕｇｃａＴｅ結晶を用いる場合だ
けでなく、バルク成長法で得た結晶を用いる場合にも適
用できる。ゲート８として、例えば膜厚が５０００人程
度のＭを用いれば、赤外光あるいは可視光はこれを透過
しない。従って、ゲート直下のｐ型ＨｇＣｄＴｅ１には
赤外光が入射しない。すなわち、本検知器の特徴は、ｐ
ｎ接合のリーク電流を減少せしめる為のゲートが、ｐｎ
接合以外の部分に光子が入射するのを防止する為のマス
クを兼ねている点である。
検知器と外部との電気的接続は、第１図上側に示す様に
、各電極ゲートの一部を突出させた部分にボンディング
等の方法を用いる事により得られる。これにより、例え
ば、ＳｉのＣＣＤ 、 ＭＯＳスイッチ配列等にこの配
列型検知器を接続せしめる事も可能である。 ｐｎ接合
のリーク電流、すなわち検知器の暗電流はゲートに印加
したＷＥＥによって小さくする事が可能であるので、検
知器自体の感度が向上するのに加えて、例えばＣＣＤへ
の電荷注入効率も増大し、ひいては高性能の一次元電子
走査式赤外線検知器が得られる。
、各電極ゲートの一部を突出させた部分にボンディング
等の方法を用いる事により得られる。これにより、例え
ば、ＳｉのＣＣＤ 、 ＭＯＳスイッチ配列等にこの配
列型検知器を接続せしめる事も可能である。 ｐｎ接合
のリーク電流、すなわち検知器の暗電流はゲートに印加
したＷＥＥによって小さくする事が可能であるので、検
知器自体の感度が向上するのに加えて、例えばＣＣＤへ
の電荷注入効率も増大し、ひいては高性能の一次元電子
走査式赤外線検知器が得られる。
また、本実施例においては、ゲートが赤外線を遮光する
マスクを兼ねているので、構造の複雑化は最小限に押さ
えられる。すなわち ゲートと遮光マスクとを別々に設
けて同様の特性改善を行なった検知器よりは著しく構造
、製造工程が単純である。また、第３図の構造と比べる
と、相違点としてはパシベーション膜４中にゲート８と
なるべき金属膜が埋め込まれ、その一部に電圧印加可能
な端子が設けである点だけにすぎず、製造工程はさほど
複雑化していない。
マスクを兼ねているので、構造の複雑化は最小限に押さ
えられる。すなわち ゲートと遮光マスクとを別々に設
けて同様の特性改善を行なった検知器よりは著しく構造
、製造工程が単純である。また、第３図の構造と比べる
と、相違点としてはパシベーション膜４中にゲート８と
なるべき金属膜が埋め込まれ、その一部に電圧印加可能
な端子が設けである点だけにすぎず、製造工程はさほど
複雑化していない。
（発明の効果）
従って、本発明によれば、配列型赤外線検知器において
、暗電流が小さく、かつ解像度が良好であり、製造工程
も比較的簡単な配列型赤外線検知器を得る事ができる。
、暗電流が小さく、かつ解像度が良好であり、製造工程
も比較的簡単な配列型赤外線検知器を得る事ができる。
第１図は本発明の一実施例である一次元配列型赤外線検
知器の平面図であり、第２図はその断面図である。第３
図及び第４図は互いに異なる方式の従来の配列型赤外線
検知器をそれぞれ示す断面図である。 図において、１はｐ型ＨｇＣｄＴｅ、 ２はｎ型ＨｇＣ
ｄＴｅ、 ３は基板、４はパシベーション膜、５はｎ（
Ｊｌ電極、６はｐ側電極、７はＣｄＴｅ基板、８はゲー
ト、９はゲート電極、１０は配線用基板をそれぞれ表わ
す。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 第１図 ｎ捌庭極 賊 第２図 第３図 パシベー４ン恢
知器の平面図であり、第２図はその断面図である。第３
図及び第４図は互いに異なる方式の従来の配列型赤外線
検知器をそれぞれ示す断面図である。 図において、１はｐ型ＨｇＣｄＴｅ、 ２はｎ型ＨｇＣ
ｄＴｅ、 ３は基板、４はパシベーション膜、５はｎ（
Ｊｌ電極、６はｐ側電極、７はＣｄＴｅ基板、８はゲー
ト、９はゲート電極、１０は配線用基板をそれぞれ表わ
す。 代理人 弁理士 本 庄 伸 介 第１図 ｎ捌庭極 賊 第２図 第３図 パシベー４ン恢
Claims (1)
- 半導体上に複数のｐｎ接合が配列されて成る配列型赤外
線検知器において、前記ｐｎ接合以外の領域への赤外光
入射を遮断せしめる形の導電体のマスクが前記半導体の
受光面側に絶縁膜を介して形成されており、かつ、前記
マスクには電圧を印加させるべき端子が設けてあること
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 |
|---|---|---|---|
| JP60231609A JPS6290986A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 配列型赤外線検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60231609A JPS6290986A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 配列型赤外線検知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6290986A true JPS6290986A (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=16926193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60231609A Pending JPS6290986A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 配列型赤外線検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6290986A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272678A (ja) * | 1988-09-07 | 1990-03-12 | Nikon Corp | マルチ型受光素子 |
| US5420445A (en) * | 1993-02-22 | 1995-05-30 | Texas Instruments Incorporated | Aluminum-masked and radiantly-annealed group II-IV diffused region |
-
1985
- 1985-10-17 JP JP60231609A patent/JPS6290986A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272678A (ja) * | 1988-09-07 | 1990-03-12 | Nikon Corp | マルチ型受光素子 |
| US5420445A (en) * | 1993-02-22 | 1995-05-30 | Texas Instruments Incorporated | Aluminum-masked and radiantly-annealed group II-IV diffused region |
| US5462882A (en) * | 1993-02-22 | 1995-10-31 | Texas Instruments Incorporated | Masked radiant anneal diffusion method |
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