JPH0241179B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱放射を吸収すると自由電荷キヤリ
アを発生することのできる半導体材料の細条を有
する検出器エレメントを具え、熱放射により発生
せしめられた少数電荷キヤリアの両極性（アンビ
ポーラ；ambipolar）ドリフトを前記の細条に沿
つて生ぜしめうるようにした熱放射撮像
（thermalradiation imaging）装置に関するもの
である。本発明はさらにこのような装置を有する
熱放射撮像システムにも関するものである。

英国特許第1488258号明細書には入射される熱
放射を吸収すると自由電荷キヤリアを生ぜしめう
る半導体材料の細条を有する熱放射撮像装置が記
載されており、この場合主として多数電荷キヤリ
アより成るバイアス電流を前記の細条に沿つて流
すようにし、前記のバイアス電流が、熱放射によ
り発生された自由少数電荷キヤリアの、前記のバ
イアス電流とは逆の方向への両極性ドリフトを維
持しうるようにするバイアス電極手段が前記の細
条に沿う方向で互いに離間されて設けられてお
り、離間されたこれらバイアス電極手段間の両極
性ドリフト通路中に読出し手段が設けられてい
る。

細条の半導体材料は通常テルル化カドミウム水
銀である。読出し手段は前記の細条にオーム接触
する第１および第２読出し電極を互いに極めて接
近して有するようにすることができ、アルミニウ
ムのような金属とすることのできるこれらの電極
は既知の装置では細条を横切つて延在しており、
これらの２つの電極の一方はバイアス電極と共通
にすることができる。装置の使用中に２つの読出
し電極間に生じる電圧は放射により発生させられ
た少数キヤリアの密度の目安となる。しかし他の
形態では、読出し手段を金属かまたは細条とダイ
オード接合を形成する半導体領域（この領域は細
条を横切つて延在させるのが好ましい）とするこ
とができ、このダイオード接合は使用に際して適
当なバイアス電圧を印加することにより逆バイア
スする。このダイオードを経て生じる電流も放射
により発生する少数キヤリアの密度の目安とな
る。ダイオード接合はバイアスしない状態で用い
ることもできる。

前記の英国特許第1488258号明細書に示されて
いる上述した装置の特定の形態のものでは、読出
し手段を構成する金属或いは半導体領域が半導体
細条上に（且つこの半導体細条に規制されて）装
着されており、半導体細条自体は、この細条を所
望の作動温度に冷却するとともに適当な電気接続
を行なうための通常のカプセル封止体内に装着さ
れている。このようなカプセル封止体内で熱放射
撮像装置に電気接続を行なうのに通常ワイヤボン
デイングが用いられている。しかし、装置の半導
体細条上の読出し手段に直接ワイヤをボンデイン
グにより接続すると、種々の問題が生じる。読出
し手段の領域は両極性ドリフト通路中の検知領域
である。この領域でワイヤボンデイングを行なう
と半導体材料が損傷されるおそれがあり、この損
傷によりこの領域において電荷キヤリアを可成り
再結合せしめてしまう。極端な場合には、半導体
材料が破壊されるおそれもある。

さらに本発明に至るまでの実験において、複数
個の半導体細条を共通基板上に平行に設けて２次
元的な検出領域を形成してみた。平行細条間の非
検知領域を減少せしめるためには、細条を互いに
接近した状態で離間させるのが望ましい。また上
述した平行細条を用いた撮像システムを簡単化す
るためには、一般に前述した読出し手段およびバ
イアス電極手段をそれぞれ細条に対しほぼ直角な
方向に整列させるのが望ましい。細条を互いに接
近させるということと読出し手段およびバイアス
電極手段をそれぞれ細条に対し直角な方向に整列
させるということとの二重の目的は各細条上の読
出し手段に直接ワイヤボンデイングを行なうこと
により満足させることができるが、これにより前
述した欠点を伴なう。

本発明の目的は上述した欠点の無い熱放射撮像
装置を提供せんとするにある。

本発明は、熱放射撮像装置において、この熱放
射撮像装置が共通基板上に、複数個の検出器エサ
メントと、互いに離間されたバイアス電極手段
と、読書し手段とを具えており、前記の検出器エ
レメントの各々はこれに入射される熱放射を吸収
すると自由電荷キヤリアを発生せしめうる半導体
材料の１つの細条を有しており、前記のバイアス
電極手段は主として多数電荷キヤリアより成るバ
イアス電流を前記の細条中でその長手方向に沿つ
て流すようにこの長手方向で互いに離間されてお
り、前記のバイアス電流は、熱放射により発生さ
れる少数電荷キヤリアの、前記のバイアス電流と
は逆の方向への両極性ドリフトを前記の細条を通
つて維持しうるようになつており、前記の読出し
手段は互いに離間した前記のバイアス電極手段間
の前記の両極性ドリフトの通路内に設けられてお
り、前記の複数個の検出器エレメントに属する前
記の細条が互いにほぼ平行となつており、各細条
毎の前記の読出し手段が当該読出し手段の領域に
おいて当該細条の一方の側部から突出する突出接
続体を有し、各細条が読出し手段の領域において
この細条の反対側の側部からこの細条の幅の一部
分に亘つて延在する凹所を有し、この凹所によつ
て前記の両極性ドリフトの通路の延長部を成す細
条の幅狭部分を形成し、各細条の突出接続体をこ
れに隣接する細条の凹所内に延在させたことを特
徴とする。

本発明により突出読出し接続体および凹所を有
する熱放射撮像装置によれば、読出し特性が優れ
たものとなり、基板上の細条の構成配置がコンパ
クトとなる。凹所により形成される空間のため
に、突出接続体を、バイアス電極手段の一方への
方向で両極性ドリフト通路の延長部を構成する細
条の一部分に並べて延在させることができ、これ
らの細条が接近されている状態で離間されコンパ
クトに整列されている場合でもこれらの突出接続
体を細条間から延在させることができる。しかし
突出接続体は比較的短かくすることができ、これ
らは凹所の領域における空間内で基板内のあるい
は基板上の導電トラツクに接続することができ
る。従つて装置のカプセル封止体内でワイヤ接続
を行なう場合には、これらのワイヤを基板トラツ
クにまたは読出し手段と関連する検知領域から離
れた突出接続体の一部分に接続することができ
る。突出読出し接続体を隣接細条の凹所内に入れ
ることにより、細条の前記読出し手段および前記
のバイアス電極手段がそれぞれ細条に対しほぼ直
角な方向にほぼ整列されるような細条の配列が得
られ、細条は、これらが例えば１本の細条の幅の
半分あるいは４分の１よりも小さな幅を有する溝
により基板上で互いに分離されている程度に接近
して離間させることができる。

細条の幅の一部に亘つて延在する凹所は、読出
し手段の領域における細条をこの凹所がない場合
の幅に比べて幅狭にする作用をする。これにより
この領域においてバイアス電流を収縮させ、従つ
て電界を強め、これによりドリフト速度および装
置の応答能力の双方を高め、装置全体の特性を改
善しうる。また細条の前記の一方の側部から読出
しを行なうのが有利である。前記の突出接続体を
以つて、細条の前記の一方の側部に隣接して両極
性ドリフト通路に接触する読出し電極を構成する
ことにより特に簡単で有利な装置が得られる。上
述した幅狭化は読出し接続体に対し細条の反対側
から行なうため、この接続体による読出し領域に
おける電界の歪みは、実効的な読出し領域の長さ
を実際の物理的な長さよりもわずかに短かくする
ように作用し、従つて後に詳細に説明するように
装置の空間解像度を改善しうる。この目的にとつ
て特に有利な細条の形状は、前記の読出し手段の
領域に至る両極性通路の部分を、両極性ドリフト
通路の延長部を構成する部分であつて幅狭化され
た前記の部分の幅まで徐々に減少する幅を有する
細条の一部分を以つて構成することにより得られ
る。

半導体細条がカプセル封止体内で行なわれるワ
イヤ接続の影響を受けないようにするためには、
ワイヤ接続を、細条を構成する半導体本体の部分
上で行なわずに基板上の金属化部分に直接行なう
のが好ましい。

突出読出し接続体の各々は、その各別の半導体
細条の一部分の側部で縦方向に沿つて基板上に延
在し、半導体細条の前記の一方の側部を局部的に
越えて延在してその各別の半導体細条から突出す
る金属細条を有するようにすることができる。し
かし、突出接続体を半導体細条の分岐部分と組合
せるのが有利である。この場合、前記の細条の
各々を、前記の読出し手段の領域において、溝に
よつて互いに分離された２部分に分岐させ、前記
の２部分のうちの一方の部分により、前記のバイ
アス電極手段の一方に至る前記の両極性ドリフト
通路の前記の延長部を構成し、前記の突出接続体
が細条の前記の２部分のうちの他方の部分を有
し、前記の突出接続体を前記の溝により前記のバ
イアス電極手段の前記の一方から分離するように
することができる。この場合所望に応じ、突出接
続体の一部分を前記の他方の分岐部分の、金属化
されていない部分を以つて構成することができ
る。前記の凹所、溝および突出接続体を互いにほ
ぼ平行にすることにより特にコンパクトな構造の
ものが得られる。

前記の半導体細条の各々は、少くともこの半導
体細条の一端においてこの半導体細条の側部に沿
う部分よりも一層丸めた上側縁を有するように
し、前記のバイアス電極手段および前記の読出し
手段への接続体を形成する金属層を前記の一層丸
めた上側縁を越えて前記の基板上に延在させるの
が特に有利である。前記の半導体細条の側部に沿
う縁部はあまり丸みをおびないようにすることに
より、半導体細条をコンパクトな配置で互いに接
近させて離間させることができ、半導体細条の端
部における縁部を丸めることにより、この縁部を
越えて金属層を堆積する際に金属層に亀裂が生じ
たりする問題を少なくすることができ、読出し手
段およびバイアス電極手段に対する亀裂のない信
頼性のある接続体が形成される。

読出し手段は例えば後述するようなオーム接点
或いはダイオード接合を含む既知の型のものとす
ることができる。

本発明による撮像装置は前述した英国特許第
1488258号明細書に記載されているような機械的
な走査手段を有するシステムに用いることができ
る。この場合、本発明によれば、このようなシス
テムが本発明による撮像装置と、両極性ドリフト
と同じ方向で且つ両極性ドリフト速度にほぼ相当
する速度で前記の半導体細条に沿つて熱放射像を
走査する手段とを具えるようにする。

しかし本発明による撮像装置は、他の形態の走
査を行なう熱放射撮像システム、例えばパルス化
され勾配を有する走査電圧をバイアス電極手段を
経て半導体細条に印加する手段を有し、放射によ
り発生させられたキヤリアを前記の読出し手段の
方向に駆動するようにしたシステムにも用いるこ
とができる。

図面につき本発明を説明する。

図面は線図的なものであり、各部の寸法は実際
のものに比例するものではない。異なる図面にお
ける同一符号は同じ装置あるいは同じ素子の同一
部分を示すばかりではなく、異なる装置あるいは
異なる素子の類似部分をも示す。

第１図の熱放射撮像装置は基板２上に複数個の
光導電素子１を有する。光導電素子１は、所定の
導電型の半導体材料より成るほぼ平行な細長状矩
形細条の形態の半導体本体とする。これらの半導
体本体においては、前記の細条に入射される熱放
射を吸収すると、自由電荷キヤリアが生じうる。
前記の半導体材料は例えば、入射放射が無い場合
に５×10¹⁴cm^-3よりも少ないキヤリア濃度を有す
るｎ型のテルル化カドミウム水銀（Hg_0.79Cd_0.21
Te）とすることができる。この組成の材料では、
77〓の作動温度における放射吸収限界は約11.5μ
ｍの波長にある。またこの材料では、電子−正孔
対を発生させるのに８〜14μｍの波長範囲の赤外
線を吸収させるのが有効であり、77〓の作動温度
での正孔の移動度は600cm²V^-1sec^-1であり、寿命
は2.5μ秒である。電子の移動度は約２・10⁵cm²
V^-1sec^-1である。

各細条１は例えば１mmの長さ、62.5μｍの幅お
よび10μｍの厚さを有するようにすることができ
る。細条１は例えば12.5μｍの幅を有する溝３に
より互いに分離させることができる。第１図には
１例としてこのように分離した８本の細条１を示
す。装置が異なれば細条の数を異ならしたり、そ
れらの長さ、幅、厚さおよび間隔を異なる寸法に
しうること明らかである。

基板２はサフアイアとすることができ、半導体
細条１は例えば0.5μｍの厚さとすることのできる
エポキシ系接着剤層により上記の基板に固着する
ことができる。図面を簡明とするためにこの接着
剤層は第３図に示さない。各半導体細条１の下側
および上側面上には約0.1μｍの厚さとすることの
できる表面安定化層４および５をそれぞれ設け、
これらの層４および５は主として水銀、カドミウ
ムおよびテルルの酸化物を以つて構成する。上側
の表面安定化層５はバイアス電極６および７を存
在させる各細条１の上側面の両端から除去した。
これらのバイアス電極は約1μｍの厚さの金より
成る堆積層を以つて構成でき、その各々は半導体
表面とオーム接触する（すなわちオーム接点を形
成する）。第３図に示すように、電極６および７
はわずかな深さに亘つて、例えば１または2μｍ
の深さに亘つて半導体表面内に埋込むことがで
き、またこれらの電極は英国特許出願公開第
2027986号（特開昭55−48981号）明細書に記載さ
れたイオンエツチングおよび金属リフトオフ技術
を用いて形成することができる。

電極６および７を形成する金属層は基板２上に
も延在させ、この基板２上でこれら金属層が電極
への接続体として作用するようにする。基板上の
電極接続体６および７は電極側からわずかに外側
に広がるとともに幅広となるように延在させ、装
置を外匣内に装着した際に例えば金属線（ワイ
ヤ）を接続しうる領域が形成されるようにする。
第３図に示すように細条１の上側縁部はこの細条
の側面に沿う個所よりもこの細条の両端において
一層丸めるようにする。電極接続体６および７を
形成する金属層はこの一層丸められた縁部を越え
て基板上に延在させる。１つの半導体本体から複
数個の平行な半導体細条１を形成するのに、また
半導体本体および基板２上に堆積した金属層から
各細条１に対する別個の電極およびこれらの接続
体を形成するのにイオンエツチングを用いること
ができる。このためには、英国特許出願公開第
2027556号（特開昭55−48952号）明細書に記載さ
れた方法を用いることができる。

細条１の各々に沿つて離間したこれらの電極６
および７間に直流バイアス電圧を印加することに
より殆んどが多数電荷キヤリア（本例の場合電
子）より成るバイアス電流を細条に沿う方向に流
すようにする。このバイアス電流は熱放射により
発生された自由少数キヤリア（本例の場合正孔）
の、反対方向への両極性（ambipolar）ドリフト
を維持しうる。装置の作動は第６図につき後に詳
細に説明する。

接続体８を有する読出し手段は離間されたバイ
アス電極６および７間の両極性ドリフト通路内に
存在させる。これらの読出し手段は既知のいかな
る型のものとすることができる。これらの読出し
手段は半導体細条１のバルクとでｐ−ｎダイオー
ド接合を形成する反対導電型（本例の場合ｐ型）
の表面隣接領域とすることができる。この表面隣
接領域および半導体細条１のバルクは装置の予定
の作動温度でこれらの導電型の特性を呈するも、
室温では必ずしもこれらの導電性の特性を呈する
ようにする必要はないことに注意する必要があ
る。細条１に対しｎ型のテルル化カドミウム水銀
を用い予定の作動温度を77〓とした特定の場合に
は、室温で上述したｐ−ｎダイオード接合が存在
するか否かは明らかでない。読出し手段にはｐ−
ｎ接合の代りにシヨツトキー（金属−半導体）ダ
イオード接合を設けることができる。

第１〜３図に示す例においては、読出し手段は
ダイオード接合を有さず、単に互いに離間する電
極８および６および８および７を有するだけであ
り、これら電極のすべては半導体細条１とオーム
接点を形成する。第１〜３図の装置は各細条１の
両端に読出し手段を有する。これにより、細条１
がいずれの方向にバイアスされた場合でも読出し
を行ないうるようにする。すなわち、バイアス電
流が電極６から電極７に流れる場合に電極８およ
び６を用いて読出しを行ない、バイアス電流が電
極７から電極６に流れる場合に電極８および７を
用いて読出しを行なう。従つて、製造した装置の
特性がより好ましくなるいずれかのバイアス方向
を作動に選択することができる。

しかし、必ずしも細条１の両端に読出し手段を
設ける必要はない。従つて、例えば第６図に示す
装置には細条１の電極７に隣接していかなる読出
し手段も設けない。第６図の構成では、各細条１
の各別の電極７を形成する金属層を各細条１の端
部を越えて基板２上に延在させる。

本発明によれば各細条１の読出し手段８および
６および８および７が、読出し手段の領域におい
て細条１の一方の側部から突出する電極接続体８
を有する。各細条１はこの領域において、前記の
一方の側部とは反対側の細条の側部からこの突出
接続体に向つて細条の幅の一部分を亘つて延在す
る凹所９を有する。各細条１の前記の一方の側部
における突出接続体８は隣接細条１の前記の反対
側の側部におけるこの凹所９に延在する。このよ
うにして接続体８は互いに隣接する細条１間に適
切に入り込み、バイアス電極６および７と読出し
電極８とがそれぞれ前記の細条１に対しほぼ垂直
な方向にほぼ整列された極めてコンパクトな構成
の装置が得られる。第１〜３図に示す形態では、
両極性通路をバイアス電極の一方６または７に連
続（延長）させる細条１の一部分（延長部）１１
の側部に沿つて長手方向に接続体８を延在させ
る。

凹所９は、（少くとも突出接続体８の付近にお
いて）細条のこの部分１１を前記の凹所が存在し
ない細条の幅に比べて幅狭にする作用をするとと
もに、（第１〜３図の形態のものでは）この部分
１１を読出し領域の前の前記のドリフト通路の部
分に比べても幅狭にする作用をする。従つて部分
１１において電流が収縮され、電界が高まり、こ
れによりドリフト速度および装置のエレメントの
応答能力（responsivity）の双方を高める。第２
および第４図に示す有利な構成例では、読出し手
段６，８の領域に通じる両極性ドリフト通路の部
分を、幅狭部分１１の幅まで徐々に減少する幅を
有する細条１の部分１０を以つて構成する。この
構成において電界分布に生じる等電位線を第４図
に破線２０で示す。細条を幅狭にする凹所９は、
突出する読出し接続体８が接触している側とは反
対の細条１の側にあるため、凹所９に隣接する側
に沿う等電位線２０は部分１０から部分１１の方
向に曲がる。部分１０および１１間の領域におけ
る等電位線のこの歪みは、平均少数キヤリア密度
が出力信号に対して測定される部分１１の長さを
実効的に短かくする。このように少数キヤリア密
度が注出される領域を実効的に小さくすることに
より、装置の空間解像度を高めることができる。
第４図における部分１１内の等電位線の間隔が短
かければ短かいほぼ、この領域における電界強度
は細条１の主部分に比べて高くなるということを
示し、これにより部分１１を通る少数キヤリアの
走行時間を減少させることによつても空間解像度
を高める。

しかし、部分１１はあまり幅狭にしてはならな
い。その理由は、この部分の側部におけるキヤリ
ア再結合効果が大きく、これにより部分１１にお
ける少数キヤリアの寿命を減少せしめるためであ
る。従つて部分（延長部）１１はこの部分の領域
の前の両極性ドリフト通路の主部分の幅の少くと
も半分とすることができる。第１〜４図の特定例
では部分１１を例えば35μｍの幅とすることがで
きる。

隣接のバイアス電極６または７を読出し電極８
にあまり接近させる場合には、エレメントの応答
能力および検出能力（detectivity）を減少せしめ
るおそれがある。従つて、部分１１におけるドリ
フト通路の延長部はその幅よりも長くするのが好
ましい。第１〜４図に示す例では、バイアス電極
６と、読出し電極８がドリフト通路に接触する領
域との間の距離を例えば50μｍとすることができ
る。

電極接続体８は、細条１の端部分の側部に沿つ
て基板２上に直接延在し、しかも各別の細条１の
一方の側部を越えて局部的に延在して細条１中の
ドリフト通路に接触する読出し電極を形成する金
属細条とすることができる。従つて、第４図にお
いて細条１の右側の側部を電極接続体８の突出部
分の下側で直線状に延在させることができる。こ
のように直線状に延在する縁部を第４図では１例
としてのみ示してある。しかし、細条１の分岐部
分を第４図における突出接続体の下に延在させ、
この分岐部分上に接続体８を載せるようにするこ
とができる。このような構成を第２および３図に
示す。すなわち、読出し手段８および６および８
および７の領域において細条１の各々は２部分１
１および１２（第２および３図参照）に分岐され
ており、これらの２部分は細条１に対しほぼ平行
に前記の領域から延在する溝１３により互いに分
離されている。

電極８は読出し領域から溝１３に対しほぼ平行
な方向に延在させ、これにより分岐部分１２によ
り支持されている読出し電極８の金属細条接続体
を形成する。この接続体は少くとも金属細条に対
する機械的な支持体として部分１２を有する。こ
の電極接続体は溝１３により隣接のバイアス電極
６または７から分離されている。第３図に示すよ
うに、この細条接続体８はかずかな深さに亘つて
半導体表面内に埋込まれ、且つ細条１の丸められ
た端縁を越えて基板２上に延在して導線接続用の
領域を形成する。この金属細条パターンは電極６
および７と同じ金属層から同時に形成することが
でき、溝１３は溝３および凹所９と同時に形成す
ることができる。溝１３の各々も例えば12.5μｍ
の幅を有するようにすることができる。一般に両
極性ドリフト通路の延長部を構成する部分１１は
接続の目的で広くする必要のない部分１２よりも
幅広とする。部分１２の幅は例えば15μｍとする
ことができる。

第５図は本発明によらない分岐細条構造の一特
定例を示す。第５図の構造における電界のひずみ
を等電位線２０で示す。読出し領域におけるドリ
フト通路の延長部を構成する部分１１の幅狭化は
読出し電極８と同じ側の細条１の側部で溝１３に
よつてのみ行なつているため、細条１の反対側に
沿う等電位線２０は第４図の構造のものとは逆方
向に彎曲する。従つて第５図の構造のものでは、
この電界のひずみにより部分１１の実効的なキヤ
リア密度注出長をわずかに長くし、従つて第５図
の装置の空間解像度が第４図の装置の場合よりも
わずかに悪くなる。

第２および４図に示す特定の例では、読出し電
極８が一方の側部でドリフト通路に接触し、従つ
て溝１３の内方端部を越えて延在せず、従つて第
４図に示すような有利な電界分布が得られる。し
かし、読出し電極８がドリフト通路とのより一層
広い接触領域を有するようにした他の形態のもの
が可能である。例えば、細条１の前記の一方の側
部から読出しを行なうのが有利であるが、金属細
条８を線条１の幅を直角に横切つて延在させ、両
極性ドリフト通路の幅金体に亘つて読出し電極を
形成するようにすることもできる。

作動中装置は極低温に維持されるため、この装
置はさらに特定の適用分野に応じて装着する。こ
のような他の装置は図示しないが、一般には赤外
線（例えば８〜14μｍの波長範囲のもの）を透過
する窓を有する真空容器内の基板２を装着し、こ
の容器に、半導体細条１を有する基板２を所望の
作動温度（例えば77〓）に維持する手段を設けて
いる。このような形態の装着は、赤外線検出器分
野で一般に用いられているデユーア（Dewar）
型のカプセル封止から成つている。

本発明による上述した装置の作動を以下に第６
図につき説明する。各細条１はそのバイアス電極
６および７と接続導線（ワイヤ）とを経て直流バ
イアス源２１および可変抵抗２２と直列に接続
し、電極６から電極７に向けて長手方向で細条１
中を流れ主として多数電荷キヤリア（この場合電
子）より成る一定のバイアス電流を生ぜしめるよ
うにする。図面を簡明にするために、すべての電
極６および７に対するバイアス源２１の接続は第
６図に示しておらず、１つの細条１に対する接続
のみをこの第６図に示してある。

このバイアス電流は放射により発生させられた
自由少数キヤリア（この場合正孔）の、逆方向す
なわち電極７から電極６へ向う方向への両極性ド
リフトを維持することができる。電極６および７
間のバイアス電圧の適当な範囲は１ボルトから10
ボルトまでである。前述した組成のｎ型材料中で
15ボルト／cmの電位降下がある場合には両極性移
動度は約400cm²V^-1sec^-1である。

放射パターンの走査をしたり、このパターンの
エレメント領域の像を細条１上に結ばせたりする
のは英国特許第1488258号明細書に記載されたの
と同様な方法で行なうことができる。両極性ドリ
フトと同じ方向で且つ両極性ドリフト速度にほぼ
等しい速度で熱放射像を細条１に沿つて走査する
手段を第６図に簡単に示す。これらの手段は一対
の回転自在ミラー２５および２６とレンズ系２７
とを有するようにすることができる。これらの手
段によりシーン（被写体）２８からの放射パター
ンの像領域を5000cm・sec^-1〜20000cm・sec^-1の
範囲の速度で１つ以上の半導体細条１の表面に沿
つて移動させる。

従つて、半導体細条１の表面に亘つて両極性ド
リフト速度に相当する速度で像を走査すると、放
射により発生する少数キヤリアは、これらが読出
し電極８に達する前に、ｎ型細条１のうち放射が
入射する部分中でいわゆる積分される。関連の読
出し電極の前方にあり、放射により発生する少数
キヤリアを全体に亘つて積分しうる両極性ドリフ
ト通路の長さは、半導体材料中での少数キヤリア
の寿命や、電界や、半導体材料に関係し通常少数
キヤリアの移動度に近似の両極性移動度によつて
決まる距離に制限される。従つてこの距離は読出
し手段の位置決めに際して考慮する必要がある。

放射により発生され積分されたこれらの少数キ
ヤリアは読出し電極８および６間の細条部分１１
を通るため、この部分１１において導電率変調が
生じる。画像信号は電極８および６間に接続した
出力回路２９を用いて既知のようにして取出さ
れ、この出力回路により導電率変調の結果として
電極８および６間に生じる電圧変化を増幅および
処理する。図面を簡明とするために１つの細条１
に対する出力回路２９のみを示したが、実際には
各細条１に対し別個の出力回路２９を設け、これ
らをこれらの各別の細条の電極６および８間に接
続する。

本発明は上述した例のみに限定されず幾多の変
更を加えうること勿論である。例えばｎ型のテル
ル化カドミウム水銀の組成は種々に、例えば３〜
5μｍの波長範囲の放射を撮像する装置が得られ
るように選択することができる。またテルル化カ
ドミウム水銀以外の半導体材料を用いて光導電細
条１を形成することもできる。

第２図の構成では、金属細条８が部分１２の
上、側面全体に亘り少くともほぼ溝１３の内方端
部まで延在している。従つて金属細条８は部分１
２を有する読出し接続体の主導電通路を構成す
る。このような場合には、部分１２が電気接続体
の導電部分を形成するようにする必要がないた
め、この部分を接続体の単なる機械的な支持部分
とすることができる。しかし、上述した撮像装置
を用いる必要のあるシステムにおいて読出し接続
体における直列抵抗値を大きくしうる場合には、
金属細条８を溝１３の内方端部まで延在させる必
要がなく、例えばこの金属細条８を例えば電極６
あるいは７が部分１１上に延在するところのみま
で部分１２上に延在させ、この短かい金属細条８
と両極性ドリフト通路との間の読出し接続部の部
分が半導体部分１１内の導電通路によつてのみ得
られるようにすることができる。

上述した例では細条１を例えばサフアイアより
成る絶縁性基板上に別個の半導体本体として形成
した。しかし、本発明によれば他の構成配置も可
能であり、例えば細条１を共通半導体本体の一部
分とすることができ、またこれら細条を、例えば
共通バイアス電極６または７を支持しうる共通部
分を経て一体に連結するようにすることができ
る。電極６，７および８はいずれも、前述した例
ではサフアイアとすることのできる基板２上に延
在させる必要はない。しかし、本発明による他の
変形例では、細条１を例えば真性半導体あるいは
テルル化カドミウムよりなる基板２上に堆積した
一導電型材料のエピタキシアル層から形成するこ
とができる。この形態のものでは、溝３および１
３の位置でエピタキシアル材料を除去してエレメ
ント構造を形成し、残存するエピタキシアル層部
分にバイアス電極６，７および読出し電極８を金
属化により形成し、溝３および１３は互いに連結
させて隣接電極６，７および８を分離させ、エピ
タキシアル層上の電極パターン６，７および８の
うち、活性細条部分１側とは反対側の部分に導線
（ワイヤ）接続体を固着する。

第１，２，３，４および６図の例の各々では、
バイアス電極の一方６または７を細条の一端にお
ける読出し電極の１つとして用いた。しかし、本
発明によれば必ずしもこのような構成配置にする
必要はない。他の形態の読出し領域を第７図に示
す。この場合読出し手段は各細条１の一端で短か
い金属細条８ａおよび８ｂより成る一対の電極を
有する。これら一対の電極のうち一方の電極８ａ
をバイアス電極６から分離させ、双方の金属細条
８ａおよび８ｂを細条１の一方の側部に延在させ
る。

各半導体細条１のこれらの金属細条は隣接半導
体細条１の凹所９内に延在させ、凹所９を含むこ
の拡大空間内でこれらの金属細条を基板２内の或
いは基板２上の導電トラツク１８に接続する。第
７図に破線で示すトラツク１８は例えば半導体基
板２内の不純物添加領域或いは絶縁基板２上の金
属トラツクとすることができる。これらのトラツ
ク１８は少くともこれらが装置の半導体細条１の
下側を通過する個所において中間の絶縁層により
細条１から絶縁させる。２つのみの半導体細条１
の端部のみを第７図に示すも、一般には少くとも
３つあるいはそれ以上の半導体細条１を基板２上
に並べて設ける。

陽極（第６図の電極７）を形成する主バイアス
電極に隣接する両極性ドリフト通路から、不所望
に注入されたいかなる少数キヤリア（正孔）をも
除去するために、このバイアス電極７に隣接する
電極接続体との整流接合を設けてこれらの少数キ
ヤリアに対するドレインを形成し、これにより両
極性ドリフト通路の最初の部分をこのバイアス電
極から有効に分離しうるようにすることができ
る。このような整流接合に対するこの電極接続体
は、各細条１の反対側の端部における読出し手段
に対する電極接続体と同様に凹所内に突出させる
ことができる。

細条１は必ずしもほぼ直線状に延在させる必要
はない。細条１の各々は仮想の直線を中心として
曲りくねるようにし、異なる細条のこれらの仮想
直線は互いにほぼ平行とすることができる。各別
の曲りくねつた細条は英国特許出願公開第
2019649号明細書に示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱放射撮像装置の一例を
示す平面図、第２図は第１図に示す装置の一部で
あつて２つのエレメントの端部を拡大して示す平
面図、第３図は第２図の−線上を断面とする
断面図、第４図は電界ひずみを示してある１つの
エレメントの端部を示す拡大平面図、第５図は本
発明によらない装置における電界ひずみを示す平
面図、第６図は本発明による熱放射撮像システム
の一部を簡単な形態で示す斜視図、第７図は本発
明による他の熱放射撮像装置の端部を示す平面図
である。 １……光導電素子（細条）、２……基板、３…
…溝、４，５……表面安定化層、６，７……バイ
アス電極、８……接続体（読出し電極）、９……
凹所、１１……幅狭部分（１の延長部）、１２…
…１の分岐部分、１３……溝、１８……導電トラ
ツク、２０……導電位線、２１……直流バイアス
源、２２……可変抵抗、２５，２６……回転自在
ミラー、２７……レンズ系、２９……出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱放射撮像装置において、この熱放射撮像装
   置が共通基板上に、複数個の検出器エレメント
   と、互いに離間されたバイアス電極手段と、読出
   し手段とを具えており、前記の検出器エレメント
   の各々はこれに入射される熱放射を吸収すると自
   由電荷キヤリアを発生せしめうる半導体材料の１
   つの細条を有しており、前記のバイアス電極手段
   は主として多数電荷キヤリアより成るバイアス電
   流を前記の細条中でその長手方向に沿つて流すよ
   うにこの長手方向で互いに離間されており、前記
   のバイアス電流は、熱放射により発生される少数
   電荷キヤリアの、前記のバイアス電流とは逆の方
   向への両極性ドリフトを前記の細条を通つて維持
   しうるようになつており、前記の読出し手段は互
   いに離間した前記のバイアス電極手段間の前記の
   両極性ドリフトの通路内に設けられており、前記
   の複数個の検出器エレメントに属する前記の細条
   が互いにほぼ平行となつており、各細条毎の前記
   の読出し手段が当該読出し手段の領域において当
   該細条の一方の側部から突出する突出接続体を有
   し、各細条が読出し手段の領域においてこの細条
   の反対側の側部からこの細条の幅の一部分に亘つ
   て延在する凹所を有し、この凹所によつて前記の
   両極性ドリフトの通路の延長部を成す細条の幅狭
   部分を形成し、各細条の突出接続体をこれに隣接
   する細条の凹所内に延在させたことを特徴とする
   熱放射撮像装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の熱放射撮像装
   置において、前記の読出し手段の領域に至る両極
   性ドリフト通路の部分が前記の幅狭部分の幅まで
   徐々に減少する幅を有する細条の一部分を以つて
   構成されていることを特徴とする熱放射撮像装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   熱放射撮像装置において、異なる細条の前記のバ
   イアス電極手段および前記の読出し手段がそれぞ
   れ前記の細条の長手方向に対しほぼ直角な方向に
   ほぼ整列されていることを特徴とする熱放射撮像
   装置。 ４ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一項に
   記載の熱放射撮像装置において、前記の突出接続
   体を以つて細条の前記の一方の側部に隣接する読
   出し電極が構成されていることを特徴とする熱放
   射撮像装置。 ５ 特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一項に
   記載の熱放射撮像装置において、前記の突出接続
   体が、前記のバイアス電極手段の一方に向う方向
   で前記の延長部に沿つてその長手方向に延在して
   いることを特徴とする熱放射撮像装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の熱放射撮像装
   置において、前記の細条の各々が、前記の読出し
   手段の領域において、溝によつて互いに分離され
   た２部分に分岐され、これら２部分のうちの一方
   の部分が、前記のバイアス電極手段の一方の方向
   に向う前記の延長部を構成し、前記の突出接続体
   が細条の前記の２部分のうちの他方の部分を有
   し、前記の突出接続体が前記の溝により前記のバ
   イアス電極手段の前記の一方から分離されている
   ことを特徴とする熱放射撮像装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の熱放射撮像装
   置において、前記の溝と前記の凹所との双方が互
   いにほぼ平行に延在し、前記の突出接続体が各細
   条の溝とこれに隣接する細条の凹所との間に互い
   にほぼ平行に延在していることを特徴とする熱放
   射撮像装置。 ８ 特許請求の範囲第６項または第７項に記載の
   熱放射撮像装置において、前記の細条の各々が、
   少なくともこの細条の一端においてこの細条の側
   部に沿う部分よりも一層丸めた上側縁を有してお
   り、前記のバイアス電極手段および前記の読出し
   手段への接続体を形成する金属層が前記の一層丸
   めた上側縁を越えて前記の基板上に延在している
   ことを特徴とする熱放射撮像装置。 ９ 特許請求の範囲第６〜８項のいずれか一項に
   記載の熱放射撮像装置において、前記の細条の前
   記の２部分のうちの一方の部分が、これら２部分
   のうちの他方の部分よりも幅広となつていること
   を特徴とする熱放射撮像装置。 １０ 特許請求の範囲第６〜９項のいずれか一項
   に記載の熱放射撮像装置において、前記の２部分
   のうちの前記の他方の部分が金属細条を支持し、
   この金属細条が前記の溝の内方端部を横切つて延
   在してこの金属細条が読出し電極を形成するとと
   もに前記の突出接続体の少なくとも主導電通路を
   構成していることを特徴とする熱放射撮像装置。