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JP2000164841A - 赤外線検出素子及び赤外線検出素子を形成するプロセス - Google Patents

赤外線検出素子及び赤外線検出素子を形成するプロセス

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JP2000164841A
JP2000164841A JP11289930A JP28993099A JP2000164841A JP 2000164841 A JP2000164841 A JP 2000164841A JP 11289930 A JP11289930 A JP 11289930A JP 28993099 A JP28993099 A JP 28993099A JP 2000164841 A JP2000164841 A JP 2000164841A
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JP
Japan
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semiconductor material
region
forming
waveguide
substrate
Prior art date
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JP11289930A
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English (en)
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Albert Polman
ポールマン アルベルト
Nicholas Hamelin
ハメリン ニコラス
Peter Kik
キク ペテル
Salvatore Coffa
コッファ サルバトーレ
Ferruccio Frisina
フリシナ フェルッチオ
Mario Saggio
サッジオ マリオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
STMicroelectronics SRL
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Publication date
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Publication of JP2000164841A publication Critical patent/JP2000164841A/ja
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • 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
    • H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/221—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線を電流に変換する半導体材料による効
率の良い赤外線検出器の実現。 【解決手段】 赤外線検出素子1 は、希土類イオンでド
ープされた第１の半導体材料領域9 と、反対のドープ形
Ｐの第２の半導体材料領域10とによって形成されるＰＮ
接合部9 、10を備えている。検出素子は、反射層4 を含
む基板2 上に延び、保護及び格納酸化物領域11によって
横方向の範囲を画定された突出構造物6 によって形成さ
れる導波路8 を備えている。導波路8 の少なくとも一部
はＰＮ接合部によって形成され、検出すべき光を供給さ
れる端部を有する。検出素子1 は導波路8 の横と上に配
置された電極18、13を有し、光変換によって発生する電
荷担体の効率的な収集を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体材料の赤外線
検出素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、シリコンは現在、集積電
子部品を製造する主要材料であり、シリコン・ベースの
素子を使用して、広範な電気的機能が実現される。現在
新しい光通信技術が出現しており、そこでは基本的な情
報が光信号によって伝えられる。光通信技術における波
長は１．３〜１．５５μｍである。従って、光学的及び
電子的機能を１つのシリコン素子に統合し、電子的及び
光学的技術を結合することが望ましい。
【０００３】このため、近赤外範囲の波長で動作するシ
リコン光素子の製造において大きな進歩がなされた。す
なわち、低損失光導波路が開発され、エルビウム・イオ
ンによるドーピングに基づく平面構造の発光ダイオード
の製造可能性が証明され、電気光学効果に基づく光シリ
コン・スイッチが製造された。しかし、シリコンのバン
ドギャップに関連する波長である１．１μｍより大きい
波長で動作するシリコン・ベースの赤外線検出器は存在
しない。シリコンは１．１μｍを越える波長の光を吸収
しない。この特性は、１．１μｍを越える波長で低損失
な透明な導波路を製造するのに有利に利用されるが、シ
リコンを赤外範囲の光を検出するには不適切なものにし
ている。
【０００４】これまで、シリコンの特性を修正し赤外線
検出器の製造を可能にするための２つのアプローチが採
用された。すなわち、ショットキー・ダイオードを形成
し内部光電子放出によって動作する検出器を製造するた
めに、ゲルマニウム（Ｇｅ）またはシリコンゲルマニウ
ム（ＳｉX Ｇ1-X ）の層をシリコンに蒸着することと、
薄い金属層をシリコンに蒸着することである。しかし、
どちらの解決法も十分ではない。実際には、ゲルマニウ
ムまたはシリコンゲルマニウム層は機械的応力及び欠陥
の影響を受けやすい。さらに、室温でのこの素子の量子
効率は低い。金属／半導体障壁ベースの素子も室温で低
い量子効率を有する。さらに、それらは熱イオン放出の
ため高い雑音を有する。
【０００５】また、三価状態でシリコンに混合された希
土類のイオンが、不完全な４ｆ殻のため明確な電子遷移
を示すことも実証された。例えば、三価状態で混合され
たエルビウムは、基底状態に対して０．８ｅＶ（１．５
４μｍに対応する）で第１励起状態を有する。この遷移
エネルギーは、特定の希土類イオンに依存する（例え
ば、イッテルビウムＹｂの場合約１．２ｅＶ、ホルミウ
ムＨｏの場合１．１６ｅＶ、ネオジムＮｄの場合１．３
７ｅＶに等しい）。こうした遷移は、電荷担体媒介作用
（charge carrier mediated process)によって、光学的
にも電気的にも励起される。
【０００６】以下、希土類イオンの遷移エネルギーと共
鳴するエネルギーを有する光子が基底状態から第１励起
状態へのイオンの励起を発生する時に行われる光励起が
言及される。エルビウムの特定の場合において、この過
程が図１で概略的に示される。図１（ａ）では、１．５
４μｍのエネルギーを有しエルビウム・ドープ領域に入
射する光子がエルビウム・イオンによって吸収されそれ
を励起する。励起されたエルビウム・イオンはその後下
方遷移し、そのエネルギーを半導体電子システムに移動
させる。図示される例では、下方遷移中に、エルビウム
・イオンはそのエネルギーを原子価帯の頂点（エネルギ
ーＥV ）で電子に渡し、レベルＥT （図１（ｂ））に達
するために必要な追加エネルギーを供給するフォノンに
よって提供されるエネルギーの貢献のためもあって、そ
れをシリコン・バンドギャップの欠陥レベルＥT まで持
って行く。この推移は高温でより効率的である。次に欠
陥レベルの電子が熱エネルギーを吸収し、欠陥レベルＥ
T から伝導帯ＥC に移行することが起こりうる（図１
（ｃ））。全体として、図示される過程では、１．５４
μｍの光子の吸収の結果、自由なホールと電子との対が
発生する。その後このホールと電子との対は、希土類イ
オンを収容する領域に存在する電界によって分離したり
集められたりし、検出可能でかつ赤外線の強度に正比例
する電流を生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】赤外線を電流に変換す
る上記で説明された過程は、エルビウムでドープされた
シリコン太陽電池で実証されるが、その場合約１．５４
μｍの波長の光電流が得られる。しかし、こうした太陽
電池の変換効率は非常に低く、１Ｅ−６程度で、市販素
子での実現には不十分である。
【０００８】従って、本発明の目的は、上記で説明され
た変換原理を利用し、現在の効率より高い効率を有する
赤外線検出器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ請求
項１及び請求項１６に定義されるような、半導体材料の
赤外線検出器及びその製造方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の理解のために、ここで好
適な実施例が、添付の図面を参照しつつ、純粋に包括的
でない例として説明される。本発明は、少なくともその
一部分が希土類イオンでドープされ、その一端に検出す
べき光が供給される導波路の製造に基づいている。導波
路は適切な電極を有し、光変換によって発生した電荷担
体の効率的な収集を可能にする。
【００１１】すなわち、図２によれば、参照符号１で示
される検出器は、第１のＮ形単結晶領域３、酸化物領域
４及び第２Ｎ- 形単結晶領域５によって形成されるＳＯ
Ｉ（絶縁体上シリコン：Silicon-On-Insulator）基板２
を使用して製造される。直線形のガイド構造物８がＳＯ
Ｉ基板２の上部表面７の上に延び、横及び頂部を保護及
び格納領域１１によって取り囲まれた突出領域６を備え
ている。詳細には、突出領域６は、第２の単結晶領域５
と、同じ形状を有し正確にチャネル領域９の上に延びる
ボロン・ドープ単結晶シリコンのＰ形導電領域１０とに
隣接するＮ形エルビウム・ドープ単結晶シリコンのチャ
ネル領域９を備えている。チャネル９及び導電１０領域
はＰＮ接合を形成する。保護及び格納領域１１は酸化シ
リコン製であり、導電領域１０と、検出器１の第１の電
極を形成する第１の金属領域１３との間の直接電気接触
のための開口１２を有する。
【００１２】酸化シリコンのカバー層１６は、ＳＯＩ基
板２の上部表面７の上で、ガイド構造物８の横に延び
る。カバー層１６は、ガイド構造物８の側面に延び、検
出器１の第２の電極を形成する第２の金属領域１８を収
容する２つの開口１７を有する。第２の金属領域１８
は、第２の単結晶領域５のガイド構造物８の横に形成さ
れるＮ+ 形コンタクト領域１９と直接電気接触する。第
１の電極１３及び第２の電極１８は２〜１０Ｖといった
適切な逆電圧でチャネル及び導電領域９、１０によって
形成されるＰＮ接合にバイアスをかけるが、これは光変
換によって形成されるホールと電子の対を分離し、分離
されたホール及び電子をそれぞれ電極１３、１８に引き
つけて、導波路構造物８の入力に提供される光エネルギ
ーの強度に比例する電流を発生する。
【００１３】図２の検出器１では、光は一端でガイド構
造物８に注入され、チャネル領域９に存在するエルビウ
ム・イオンとの相互作用が可能になる。ガイド構造物８
は数ミリメートルから数センチメートルの間の長さを有
し、光の比較的長い経路を形成する。一般的に言って、
導波路の長さＬは、チャネル領域９の高さの少なくとも
１０倍、通常３００〜４００倍の倍数に等しい。ガイド
構造物のこの長さによって、光とエルビウム・イオンと
の比較的長い相互作用が可能となり、周知のＰＮ平面接
合の場合と比較して、エルビウム・イオンによる光吸収
の可能性が増大する。さらに、シリコン導波路は、低い
損失及び小さい曲線半径を持って製造できるので、非常
に長い導波路を非常に小さい面積に集積することが可能
である。
【００１４】図２の構造では、保護及び格納領域１１及
び酸化物層４は、シリコンより屈折率が低いため、導波
路側壁として機能し、素子の外部の光の散乱及び吸収を
防止して光子と光変換の捕獲効率を向上させる。導波路
全体に沿った電極８、１３の配置によって、さらに発生
したエネルギーの効率的な収集が可能になる。
【００１５】図２の検出器は、以下図３〜図７を参照し
て説明される製造方法によって製造される。すなわち、
参照符号２’によって示されるＳＯＩウェハがまず製造
されるが、これは第１の単結晶領域３、酸化物領域４及
び、図２の領域５とチャネル９と導電領域１０との厚さ
の合計に等しい厚さの第２の単結晶領域５’を備えてい
る。ＳＯＩウェハ２’は、高濃度の酸素原子を注入する
ことに基づくＳＩＭＯＸ（Separation by IMplantation
OXygen)または、２枚の中１枚の接合側があらかじめ酸
化された、２枚の単結晶シリコンのウェハを接合し、も
う１枚のシリコン・ウェハを望ましい厚さまで薄くする
ことに基づくＢＥＳＯＩ（ボンド・エッチバックＳＯ
Ｉ）といった何らかの周知の技術によって得られる。
【００１６】次に、ウェハ２’の表面２１の上で酸化シ
リコンの層２０が成長し、図３に示される構造を形成す
る。次に、適切なマスク（図示せず）を使用して、酸化
シリコン層２０に開口２２が形成される。ボロン・イオ
ンが開口２２を通じて注入され、導電領域１０を形成す
る。次に同じマスクを使用して、エルビウムのような希
土類イオンが注入され、チャネル領域９を形成するが、
これは注入特性によって（かつ適切な熱相に従うことに
よって）導電領域１０の下に形成される。また、チャネ
ル領域９は分子線エピタキシーを使用してか、または化
学蒸着法によって形成されることもある。マスクの除去
後、図４の中間構造が得られる。
【００１７】次に、チャネル９及び導電１０領域のゾー
ンを覆う適切なマスクを使用して、突出領域６が画定さ
れる。この段階で、酸化物層２０と第２の単結晶領域
５’の一部がほぼチャネル領域９の下端まで除去され
る。次に、ウェハ２の全表面、特に突出領域６を覆う酸
化シリコン層２４が蒸着または成長される。こうして図
５の中間構造が得られる。
【００１８】適切なマスク（図示せず）を使用して、コ
ンタクト領域１９が形成されるゾーンで酸化シリコン層
２４の一部が除去され、砒素のようなＮ形ドーパントが
注入されて、コンタクト領域１９を形成する。マスクの
除去後、図６の構造が得られる。次に、酸化シリコン層
がさらに蒸着され、突出領域６とウェハ２の表面７とを
覆う層２５が得られるが、その厚さはカバー層１６と保
護及び格納領域１１の望ましい厚さに等しい。こうして
図７の構造が得られるが、そこでは酸化物層２５は酸化
物層２４と同じ縮尺ではない。
【００１９】次に、適切なマスク（図示せず）を使用し
て、導電領域１０及びコンタクト領域１９との接点が開
かれ、開口１２及び１７を形成する。酸化物層２５は格
納及び保護領域１１とカバー層１６とを形成する。最後
に、マスク除去後、金属層が蒸着された後、フォトリソ
グラフィーによって画定され、検出器の電極１３、１８
が形成される。こうして図２の最終構造が得られる。
【００２０】図８及び９は、図２の検出器の変形を示
す。すなわち、図８によれば、参照符号３０で示される
検出器は環状形状を有し、入射する光（図面では矢印３
５によって概略的に示される）に対して直線的な入力セ
クション３１と、捕獲部３３を形成するリングセクショ
ン３２とによって形成される。入力セクション３１及び
リングセクション３２（捕獲部３３を除く）は、図９の
断面図に示される構造を有する。単結晶領域５と材料及
びドーピングが同じである突出領域３７によって形成さ
れる。突出領域３７は、図７と同じく参照符号２５で示
される酸化シリコン層で覆われる。従って、突出領域３
７はドープ領域９、１０及びコンタクト領域１９を有さ
ない。捕獲部３３は図２と全く同じ構造を有し、突出領
域６が突出領域３７に続いて配置される。
【００２１】図８及び９の検出器３０は、捕獲部３３だ
けボロン、エルビウム及び砒素によるドーピングを可能
にし、そこだけに領域９、１０及び１９を形成する適切
なマスクを使用して、図３〜７を参照して説明されたも
のと同様の方法で形成される。さらに、電極１３、１８
が捕獲部３３だけに形成される。それと対照的に、第２
の単結晶領域５’をエッチングすることで突出領域６及
び３７が同時に画定され、事実上異なったドーピングの
ない連続領域を形成する。
【００２２】突出領域６、３７の寸法、特に捕獲部３３
と環状セクション３２の全長（周囲）との関係は、曲線
半径の関数である導波路損失を考慮して最適化され、可
能な最上の信号対雑音比を得る。図８の検出器３０は図
２の検出器１より大きい効率を有するが、これは入力セ
クション３１に入る光を導波路の環状セクションの中で
数回回転させ、チャネル領域９を収容する捕獲部３３に
数回遭遇するようにするためである。その結果、エルビ
ウム原子による光子吸収及び上記で説明された光変換の
確率が増加する。
【００２３】最後に、多くの修正及び変形がここで説明
された検出器とその製造方法に導入されることが明らか
であるが、それらは全て添付の請求項で定義される本発
明の範囲内である。すなわち、検出器は異なった半導体
材料で製造されることがある。例えば、シリコンの代わ
りにゲルマニウム、砒化ガリウム等を使用することが可
能である。
【００２４】さらに、チャネル領域９を、エルビウムの
代わりに、イッテルビウム、ホルミウム、ネオジム及び
プラセオジムといった他の希土類または遷移金属といっ
た他の材料でドープし、検出器の異なった光波長に対す
る感度を得ることができる。チャネル領域９は、希土類
イオンの他に、イッテルビウムのような、希土類イオン
と共鳴する遷移を有し増感材の役目を果たす追加不純物
でドープされることもある。実際に、この追加不純物は
導波路を通過する赤外線光子を吸収し、そのエネルギー
をエネルギー伝達によって希土類イオンに渡し、赤外線
光子による総合的な衝撃励起断面（impact excitation
cross-section)を増大する。
【００２５】ＳＯＩ形のかわりに、検出器を収容する基
板は、異なったドープ・レベルの二重半導体材料層、よ
り正確には、下部高ドープ下部層と上部低ドープ・エピ
タキシャル層を備えることがある。この場合、下部高ド
ープ層はエピタキシャル層より低い屈折率を有し、入射
光が適切な角度である場合、酸化物層４と同様の反射層
の役目を果たす。この解決法はＳＯＩ基板の使用と比較
して効率的ではないが、製造費用が安くなる。ＰＮ形の
代わりに、接合部は、希土類イオンによってドープされ
た半導体材料と、導電領域１０に代わる上に重なる金属
層とによって形成されるショットキー接合であることも
ある。
【００２６】最後に、導波路の形態が図示されたものと
異なり、例えば、コイル形状または、単位占有面積当た
りの有効長を増大する他の開放または閉鎖形状を有する
ことがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本検出器で使用される光変換の原理を示す図で
ある。
【図２】本検出器の第１の実施例の断面斜視図である。
【図３】工程順製造段階での図２の検出器の断面図（そ
の１）である。
【図４】工程順製造段階での図２の検出器の断面図（そ
の２）である。
【図５】工程順製造段階での図２の検出器の断面図（そ
の３）である。
【図６】工程順製造段階での図２の検出器の断面図（そ
の４）である。
【図７】工程順製造段階での図２の検出器の断面図（そ
の５）である。
【図８】本検出器の第２の実施例の上面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸを通して見た断面図である。
【符号の説明】
１、３０…検出器 ２…基板 ３…第１の単結晶領域 ４…酸化物領域 ５…第２の単結晶領域 ６…突出領域 ８、３２…導波路 ９…チャネル領域 １０…導電領域 １１…保護及び格納領域 １２、１７、２２…開口 １３…第１の電極 １６…カバー層 １８…第２の電極 １９…コンタクト領域 ２５…酸化物層 ３１…入力セクション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペテル キク オランダ国，1012 デーウェー アムステ ルダム，158−エー，オウデジーズ アシ ュテルブルグワル (72)発明者 サルバトーレ コッファ イタリア国，95030 トレメスティエーリ エトネオ，ビア チンニレーラ，９ (72)発明者 フェルッチオ フリシナ イタリア国，95030 サンタガータ リ バッティアンティ，ビア トレ トーリ, 11 (72)発明者 マリオ サッジオ イタリア国，95125 カタニーア，ビア ピエトロ ノベーリ，158

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 希土類イオンでドープされた少なくとも
    第１の半導体材料領域（９）によって形成された接合部
    （９、１０）を備える赤外線検出素子（１、３０）であ
    って、少なくともその一部に前記第１の半導体材料領域
    （９）を備える導波路（８、３２）を備えることを特徴
    とする赤外線検出素子。
  2. 【請求項２】 前記希土類イオンは、エルビウム、イッ
    テルビウム、ホルミウム、ネオジム及びプラセオジムを
    含むグループから選択されることを特徴とする請求項１
    に記載の素子。
  3. 【請求項３】 前記第１の半導体材料領域（９）がさら
    に、希土類イオンと共鳴する内部遷移を有する増感不純
    物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の素
    子。
  4. 【請求項４】 前記増感不純物はイッテルビウムを含む
    ことを特徴とする請求項３に記載の素子。
  5. 【請求項５】 前記ＰＮ接合部（９、１０）が、前記希
    土類に対して反対の形の導電率を与えるのに適したイオ
    ンによってドープされた第２の半導体材料領域（１０）
    を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
    に記載の素子。
  6. 【請求項６】 前記ＰＮ接合部がショットキー・ダイオ
    ードを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
    一項に記載の素子。
  7. 【請求項７】 前記導波路（８、３２）がその高さ
    （ｈ）の倍数に等しい長さ（Ｌ）を有することを特徴と
    する請求項１〜６のいずれか一項に記載の素子。
  8. 【請求項８】 前記長さ（Ｌ）が、前記導波路（８）の
    前記高さ（ｈ）の少なくとも１０倍、好適には少なくと
    も１００倍に等しいことを特徴とする請求項７に記載の
    素子。
  9. 【請求項９】 前記導波路（８）が直線形であることを
    特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の素子。
  10. 【請求項１０】 前記導波路（３２）が入力セクション
    （３１）に接続された閉鎖形態を有することを特徴とす
    る請求項１〜９のいずれか一項に記載の素子。
  11. 【請求項１１】 前記導波路（３２）が、希土類イオン
    でドープされないガイド領域（３７）の内側に連続して
    配置された前記第１の半導体材料領域（９）を備える捕
    獲部（３３）を備えることを特徴とする請求項１０に記
    載の素子。
  12. 【請求項１２】 前記導波路（８、３２）が、半導体材
    料の基板（２）の上に延びる突出構造物（６、３７）に
    よって形成されることを特徴とする請求項１〜１１のい
    ずれか一項に記載の素子。
  13. 【請求項１３】 接点開口（１２）以外の前記突出構造
    物（６、３７）の上と横を囲う保護及び格納領域（１
    １）であって、該保護及び格納領域（１１）が前記第１
    の半導体材料領域（９）の半導体材料より低い屈折率を
    有する保護及び格納領域（１１）と、前記基板（２）が
    少なくとも、前記突出構造物（６、３７）と直接電気接
    触する第３の半導体材料領域（５）と該第３の半導体材
    料領域の下の反射領域（４）とを備えることと、前記第
    ３の半導体材料領域（５）の中で前記突出構造物の横に
    延びるコンタクト領域（１９）を備えることとを特徴と
    する請求項１２に記載の素子。
  14. 【請求項１４】 前記基板（２）がＳＯＩ基板を備え、
    前記反射領域が酸化物（４）によって形成されることを
    特徴とする請求項１３に記載の素子。
  15. 【請求項１５】 前記反射領域が、前記第３の半導体材
    料領域（５）より高いドープ・レベルを有する第４の半
    導体材料領域を備えることを特徴とする請求項１３に記
    載の素子。
  16. 【請求項１６】 赤外線検出素子（１、３０）を形成す
    るプロセスであって、第１の半導体材料領域（９）を希
    土類イオンでドープするステップと、前記第１の半導体
    材料領域を含む接合部を形成するステップとを備えるプ
    ロセスにおいて、少なくともその部分の１つに前記第１
    の半導体材料領域（９）を備える導波路（８、３２）を
    形成するステップを備えることを特徴とするプロセス。
  17. 【請求項１７】 前記希土類イオンは、エルビウム、イ
    ッテルビウム、ホルミウム、ネオジム及びプラセオジム
    を含むグループから選択されることを特徴とする請求項
    １６に記載のプロセス。
  18. 【請求項１８】 前記第１の半導体材料領域（９）がさ
    らに、内部遷移を有する増感不純物を含むことを特徴と
    する請求項１６または１７に記載のプロセス。
  19. 【請求項１９】 前記増感不純物がイッテルビウムを含
    むことを特徴とする請求項１８に記載のプロセス。
  20. 【請求項２０】 前記第１の半導体材料領域（９）を形
    成するために、半導体材料の基板（２）に希土類イオン
    を選択的に拡散するステップと、 前記第１の半導体材料領域（９）に垂直に並置される第
    ２の半導体材料領域（１０）を形成するために、前記基
    板中に前記希土類と反対の形の導電率を与えるイオンを
    拡散するステップと、 横と上で前記第１及び第２の半導体材料領域（９、１
    ０）を取り囲む保護及び格納領域（１１）を形成するス
    テップと、 前記第１の半導体材料領域（９）と接触する第１の電極
    （１９）を形成するステップと、 前記第２の半導体材料領域（１０）と接触する第２の電
    極（１３）を形成するステップとを備えることを特徴と
    する請求項１６〜１９のいずれか一項に記載のプロセ
    ス。
  21. 【請求項２１】 導波路（３２）を形成する前記ステッ
    プが、 突出構造物（６）を形成するために、前記第１及び第２
    の半導体材料領域（９、１０）の横で前記基板（２）の
    一部を選択的に除去するステップと、 前記第１及び第２の半導体材料領域の半導体材料より低
    い屈折率を有する材料の保護及び範囲画定層（２５）を
    形成するステップとを備えることを特徴とする請求項１
    ９に記載のプロセス。
  22. 【請求項２２】 導波路（３２）を形成する前記ステッ
    プが、 突出構造物（６、３７）を形成するために、前記第１及
    び第２の半導体材料領域（９、１０）を含む閉鎖形態の
    細長い帯の外部の前記基板（２）の一部を選択的に除去
    するステップと、 前記突出構造物を取り囲む保護及び範囲画定層（２５）
    を形成するステップであって、前記保護及び範囲画定層
    が、前記第１及び第２の半導体材料領域の半導体材料よ
    り低い屈折率を有する材料製であるステップとを備える
    ことを特徴とする請求項２０に記載のプロセス。
  23. 【請求項２３】 前記保護及び範囲画定層（２５）に開
    口（１２）を形成するステップと、 前記突出構造物（６）の横で前記基板（２）にコンタク
    ト領域（１９）を形成するステップと、 前記開口（１２）の中に延びる第１の電極（１３）を形
    成するステップと、 前記コンタクト領域（１９）と直接電気接触する第２の
    電極（１８）を形成するステップとを備えることを特徴
    とする請求項２１または２２に記載のプロセス。
  24. 【請求項２４】 前記基板がＳＯＩ基板（２）を備える
    ことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか一項に記
    載のプロセス。
  25. 【請求項２５】 前記基板が単結晶半導体材料の第１及
    び第２の基板領域を備え、前記第１の基板領域（５）が
    前記第１の半導体材料領域（９）に隣接し、前記第２の
    半導体領域より低いドープ・レベルを有することを特徴
    とする請求項２０〜２３のいずれか一項に記載のプロセ
    ス。
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