本发明专利技术提供一种红外线传感器，其包括基板以及在该基板上形成的、由多个化合物半导体层层叠而成的化合物半导体的层叠体，上述化合物半导体的层叠体包括：在该基板上形成的、作为包含铟及锑且ｎ型掺杂了的材料的第六化合物半导体层；在该第六化合物半导体层上形成的、作为包含铟及锑且未掺杂或ｐ型掺杂了的材料的第七化合物半导体层；以及在该第七化合物半导体层上形成的、作为以比上述第七化合物半导体层更高的浓度进行了ｐ型掺杂、且具有比上述第六化合物半导体层及上述第七化合物半导体层更大的带隙的材料的第八化合物半导体层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外线检测领域，特别涉及检测长波波段的辐射能的 红外线传感器，例如，人感传感器的
技术介绍
一般，在红外线传感器中有利用由于吸收红外线能量产生的温度 变化的热型(热电元件及热电堆等)和利用由入射光能量激发的电子 产生的导电率的变化及电动势的量子型。热型可以在室温下工作，但 是具有没有波长依赖性、灵敏度低而响应慢的缺点。另一方面，量子 型具有的特征是必须冷却到低温，但是具有波长依赖性，灵敏度高而 响应速度也迅速。红外线传感器的应用的代表性例子有通过检测人而使照明、空调 及TV等家用电器自动进行开和关的人感传感器及防范用的监视传感 器等等。最近，节能、家庭自动化及安全系统等方面的应用非常受到 注目。作为人感传感器，现在使用的红外线传感器是利用热电效应的热 电型红外线传感器。热电型红外线传感器，如在非专利文献1中所示， 由于该热电元件的阻抗极高，容易受到电磁噪声及热波动的影响。因 此，金属Can (容器)封装等屏蔽是必需的。另外，I-V变换电路中 必须要有大的R和C，小型化困难。另 一方面，作为量子型的红外线传感器，HgCdTe( MCT )及InSb 系列作为其代表性材料使用。在使用MCT及InSb系列时，必须使用5液氮及液氦或利用珀尔帖效应的电子冷却等将传感器部分冷却。一般，在冷却的量子型红外线传感器中可以达到热电传感器的100倍或 更高的高灵敏度。另外，元件电阻可小到数十 数百Q，很少受电磁噪 声及热波动的影响。但是，对于封装而言，由于必须冷却到低温，所 以使用牢固的金属封装。此外，在量子型红外线传感器中也是MCT的灵敏度最高，其中 使用的Hg蒸气压高。因此，结晶成长时的組成控制及重复性困难， 难以获得均勻的膜。另外，在元件化工艺中机械强度也弱，存在Hg 扩散及抽出的问题。对于InSb系列，根据要检测的波长研究InAsxSb^的混合晶。 例如，尝试使用InSb基板在其上将InSb的一部分置换为As的外延 生长法(参照专利文献l)等等。此外，提出了在集成了读出及信号处理电路的基体之上使红外线 传感器部分成长的单片结构(参照专利文献2)。然而，在信号处理 电路上生长作为红外线传感器部分的化合物半导体薄膜的技术极为 困难，不容易得到可用作实用器件的膜质。另外，在信号处理电路动 作时产生的热成为对在其上以单片方式形成的红外线传感器部分的 热波动的噪声而出现产生错误信号的问题。所以，为了抑制这一热波 动的影响，必须利用液氮等使整个传感器冷却。这种冷却，不适合一 般家电及照明用的人感传感器的用途。专利文献l:日本专利特开昭53-58791号公报专利文献2:日本专利特开平2-502326号公报非专利文献1:松井邦彦著传感器活用的141种实践技术诀窍， CQ出版，2001年5月20日，p56非专利文献2: A. G, Thompson and J. C, Woolley， Can. J. Phys 45,255 ( 1967)
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一种可在室温下工作，不易受电磁噪声及热6波动的影响的超小型红外线传感器IC、红外线传感器及其制造方法。为解决上述课题，本专利技术人发现，通过使元件电阻小的化合物半导体 传感器部分和处理从该化合物半导体传感器部分输出的电信号的集 成电路部在同一封装内混合形成，可以在室温下进行检测而完成本发 明。此外还发现，本专利技术一实施方式的红外线传感器的特征为具有不 易受电磁噪声和热波动的影响。此外，本专利技术的一实施方式中的红外线传感器IC的化合物半导体传感器部分，由于元件电阻小，从化合 物半导体传感器部分输出的信号处理电路中的R及C可以很小，从而作为传感器模块时的IC可以小型化。此外，本专利技术的一实施方式中的红外线传感器IC，因为红外线传感器部分和集成电路部可以分别制作，器件工艺可以分别利用合适 的工艺。另外，由于红外钱传感器部分和集成电路部是以混合方式形 成的，不易受到单片结构中成为问题的集成电路部的发热的影响。所以，本专利技术的一实施方式的红外线传感器ic具有不需要冷却这一重要特征。就是说，本专利技术的实施方式l的红外线传感器IC的特征在于 具有在基板上生长的作为薄膜的包含铟及锑的化合物半导体层，利用 该化合物半导体层检测红外线并输出表示该检测的电信号的化合物 半导体传感器部分、以及对从上述化合物半导体传感器部分输出的电 信号进行处理并进行规定的运算的集成电路部，且将上述化合物半导 体传感器部分及上述集成电路部在同一封装内以混合形态进行配置。本专利技术的实施方式2的红外线传感器IC的特征在于在本专利技术 的实施方式1的红外线传感器IC中，上述化合物半导体传感器部分 包括基板、以及在该基板上夹着作为緩和晶格失配的层的緩冲层形成 的化合物半导体层。另外，上述緩冲层也可以是AlSb、 AlGaSb、 AlGaAsSb、 AlInSb、 GalnAsSb、 AlInAsSb中的任一种。本专利技术的实施方式3的红外线传感器IC的特征在于在本专利技术 的实施方式1及实施方式2的红外线传感器IC中，上述化合物半导 体层由单层的第一化合物半导体层组成，并且该第 一化合物半导体层是InSb、 InAsSb、 InSbBi、 InAsSbBi、 InTlSb、 InTlAsSb、 InSbN、 InAsSbN中的任一种。其中，上述第一化合物半导体层也可以是p型 掺杂了的。本专利技术的实施方式4的红外线传感器IC的特征在于在本专利技术 的实施方式1及实施方式2的红外线传感器IC中，上述化合物半导 体层，具备作为包含铟及锑的材料的第二化合物半导体层、以及在该 第二化合物半导体层上以与第二化合物半导体层形成异质结的方式 形成的包含锑并且是与上述第二化合物半导体层不同的材料的第三 化合物半导体层。其中，上述第三化合物半导体层/上述第二化合物半 导体层的组合也可以是GaSb/InSb、 GalnSb/InSb 、 InSb/InAsSb、 GaSb/InAsSb、 GalnSb/InAsSb中的任一种。另外，上述第二化合物 半导体层和上述第三化合物半导体层两者或只是上述第三化合物半 导体层也可以是p型掺杂了的。本专利技术的实施方式5的红外线传感器IC的特征在于在本专利技术的实施方式1及实施方式2的红外线传感器IC中，上述化合物半导 体层，具备作为包含铟及锑中的至少一种的材料的第四化合物半导体层以及在该第四化合物半导体层上以与第四化合物半导体层形成异 质结的方式形成的包含铟及锑中的至少一种并且是与上述第四化合 物半导体层不同的材料的第五化合物半导体层，上述第四化合物半导 体层和上述第五化合物半导体层，是周期层叠的超晶格结构。其中上 述第五化合物半导体层/上述第四化合物半导体层的組合也可以是 InAs/GaSb 、 InAs/GalnSb 、 InAs/GaAsSb 、 InAsSb/GaSb 、 InAsSb/GaAsS、 InAsSb/GalnSb中的任一种。本专利技术的实施方式6的红外线传感器IC的特征在于在本专利技术的实施方式1及实施方式2的红外线传感器IC中，上述化合物半导 体层是具备包含铟及锑的n型掺杂了的材料的化合物半导体层、以及包含铟及锑的p型掺杂了的材料的化合物半导体层的p-n结的层叠 体。其中，上述层叠体也可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种红外线传感器，其特征在于包括： 基板，以及 在该基板上形成的、由多个化合物半导体层层叠而成的化合物半导体的层叠体， 上述化合物半导体的层叠体包括： 在该基板上形成的、作为包含铟及锑且ｎ型掺杂了的材料的第六化合物半 导体层， 在该第六化合物半导体层上形成的、作为包含铟及锑且未掺杂或ｐ型掺杂了的材料的第七化合物半导体层，以及 在该第七化合物半导体层上形成的、作为以比上述第七化合物半导体层更高的浓度进行了ｐ型掺杂、且具有比上述第六化合物半导体层 及上述第七化合物半导体层更大的带隙的材料的第八化合物半导体层。
【技术特征摘要】
JP 2003-9-9 2003-3162811. 一种红外线传感器，其特征在于包括基板，以及在该基板上形成的、由多个化合物半导体层层叠而成的化合物半导体的层叠体，上述化合物半导体的层叠体包括在该基板上形成的、作为包含铟及锑且n型掺杂了的材料的第六化合物半导体层，在该第六化合物半导体层上形成的、作为包含铟及锑且未掺杂或p型掺杂了的材料的第七化合物半导体层，以及在该第七化合物半导体层上形成的、作为以比上述第七化合物半导体层更高的浓度进行了p型掺杂、且具有比上述第六化合物半导体层及上述第七化合物半导体层更大的带隙的材料的第八化合物半导体层。2. 如权利要求1所述的红外线传感器，其特征在于 上述第六化合物半导体层是InSb，上述第七化合物半导体层是InSb、 InAsSb、 InSbN中的任一种，上述第八化合物半导体层是 AlInSb、 GalnSb、或AlAs、 InAs、 GaAs、 AlSb、 GaSb及其混合晶 中的任一种。3. 如权利要求1或2所述的红外线传感器，其特征在于 上述第六化合物半导体层的n型掺杂物是Sn,上述第七化合物半导体层及上述第八化合物半导体层的p型掺杂物是Zn。4. 如权利要求1至3中任一项所述的红外线传感器，其特征在于， 上述化合物半导体的层叠体还包括在上述第八化合物半导体层上形成的、作为包含铟及锑且以与该 第八化合物半导体层相同或比它更高的浓度p型掺杂了的材料的第九 化合物半导体层。5. 如权利要求4所述的红外线传感器，其特征在于上述第九化合物半导体层是InSb。6. 如权利要求4或5所述的红外线传感器，其特征在于 上述第九化合物半导体层的p型掺杂物是Zn。7. 如权利要求1至6中任一项所述的红外线传感器，其特征在于 上述基板是半绝缘性基板，或是能使上述基板和在该基板上形成的笫六化合物半导体层绝缘分离的基板，且 还包括在上述第六化合物半导体层中的、未形成上述第七化合物半导体 层的区域中形成的第1电极；和在上述第八化合物半导体层上形成的第2电极。8. 如权利要求7所述的红外线传感器，其特征在于 在上述基板上连续形成多个上述化合物半导体的层叠体，以使得在...
【专利技术属性】
技术研发人员：上之康一郎，久世直洋，森安嘉贵，永濑和宏，
申请(专利权)人：旭化成电子材料元件株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。