JPH0250629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱放射を吸収して自由電荷キヤリアを
発生し得る半導体材料のストリツプであつて発生
した少数電荷キヤリアのアンビポーラドリフトを
ストリツプに沿つて発生し得る半導体ストリツプ
を具える検出素子を有する熱放射撮像デバイスに
関するものである。本発明は斯るデバイスを具え
る熱放射撮像装置にも関するものである。

英国特許第1488258号明細書には熱放射を吸収
して自由電荷キヤリアを発生し得る半導体材料の
ストリツプを具える熱放射撮像デバイスが開示さ
れており、このデバイスではバイアス電極を前記
ストリツプに沿う方向に間隔を置いて配置して主
として多数電荷キヤリアから成るバイアス電流を
前記ストリツプに沿つて流し、このバイアス電流
により熱放射自由少数電荷キヤリアのアンビポー
ラドリフトをバイアス電流と反対方向に維持し得
るようにし、且つ間隔を置いて配置した１対の電
極間のアンビポーラドリフトパス部分に読取領域
を存在させている。

ストリツプの半導体材料は通常ｎ型のテルル化
カドミウム水銀である。前記読取領域と関連する
１対の電極の一方は通常バイアス電極の一方と共
通にされている。これらの電極はｎ型テルル化カ
ドミウム水銀にオーム接触するアルミニウムのよ
うな金属とすることができ、既知のデバイスでは
これら読取電極はストリツプの幅を横切つて延在
している。デバイスの使用中に電極対間に発生す
る電圧は熱放射により発生された少数キヤリアの
密度の測定値であり、ストリツプに沿つて走査さ
れる熱像の順次の画素に対応する。

２個の読取電極間の間隔によりアンビポーラ電
荷キヤリアの密度が平均化される局部サンプル区
域が決まり、これら読取電極から得られる電気信
号はこの平均密度の測定値となる。このデバイス
から良好な解像度を得るためには、読取電極対を
小間隔に配置する必要がある。しかし、この間隔
を小さくすると、読取領域の抵抗値及び読取領域
を通過する少数キヤリアの走行時間が減少し、こ
れにより検出素子の雑音と共に応答出力
（responsivity）が低下して、検出素子の出力信
号が読取電極に接続される増幅器や他の回路の特
性により劣化されるものとなる。

本発明は入射熱放射を吸収して自由電荷キヤリ
アを発生し得る半導体材料のストリツプと、該ス
トリツプに沿う方向に間隔を置いて配置され、主
として多数電荷キヤリアから成るバイアス電流を
前記ストリツプに沿つて流して熱放射により発生
した少数電荷キヤリアのアンビポーラドリフトを
前記バイアス電流と反対の方向に維持するバイア
ス電極手段と、１対の離間電極のアンビポーラド
リフトパス部分に存在する読取領域とを具える検
出素子を有する熱放射撮像デバイスにおいて、前
記１対の電極間において前記読取領域の少くとも
一側から前記ストリツプの幅の一部分に亘つて前
記ストリツプを横切る方向に延在する少くとも１
個の空所を設けて前記読取領域内のアンビポーラ
ドリフトパスの幅を狭くして読取領域内の電界を
増大させたことを特徴とする。

本発明においては、読取領域内のドリフトパス
の幅を、少くとも１個の斯る空所の形成により、
少くとも斯る空所のない場合の幅に比較して部分
的に幅狭にする。このようにドリフトパスを幅狭
にすることにより有利な読取特性が得られる。斯
る空所は種々の形状に設けて読取領域内及び周囲
のストリツプを有利な形状にして電界分布を有利
に制御することができる。このように読取領域内
のドリフトパスを幅狭にするとこの領域でバイア
ス電流が圧縮されて電気抵抗値が増大し、従つて
高電界を発生する。読取電極間の読取領域の高電
界はこの領域におけるドリフト速度とデバイスの
応答出力を増大して読取特性を改善すると共に、
雑音レベルを読取電極に接続される回路に容易に
適合し得るレベルにすることができる。

英国特許第1488258号明細書に記載されている
既知のデバイスの構成では、読取領域中のドリフ
トパスの長さ及び読取領域を通過するキヤリア走
行時間の増大は空間解像度の減少を発生する。し
かし、本発明の特定の有利な例によれば長い（蛇
行）ドリフトパスを読取領域内に、読取領域の全
長は読取電極対の小間隔で決まる長さに維持した
ままで得ることができる。この長いドリフトパス
は増大した抵抗値を有し、読取領域内の高電界に
よつてこの長いドリフトパスに沿う少数キヤリア
の走行時間が過大となることが避けられる。その
結果、高いレベルの応答出力を得ることができる
と共に高い空間解像度を得ることができる。これ
がため、少くとも２個の空所を読取領域の両側か
らストリツプの厚さを貫通させて延在させて読取
領域内に蛇行ドリフトパスを形成して、読取領域
内のドリフトパスを読取電極対の間隔より長くす
るのが好適である。後に説明するように、斯る蛇
行ドリフトパスは種々の形状及び配置の空所を設
けて形成することができる。

一般に、読取電極対の間隔を小さくした極めて
コンパクトな構成とするのが望ましい。読取電極
対の一方の電極を一方のバイアス電極と共通にす
ると共に前記空所の少くとも一つを前記一方の電
極に隣接してストリツプの幅の一部に亘つて延在
させると特にコンパクトな構造が得られる。

少くとも読取電極対の第１電極と空所は、第１
電極近傍の電界の等電位線の形状によつて読取電
極の間隔に略々等しいか僅かに短い実行読取領域
長を生ずるよう互に配置することができる。これ
がため、本発明によれば、所望の応答出力と雑音
レベルを維持しながらデバイスの空間解像度を読
取電極を小間隔にすることによつてのみならず、
実行読取領域長をこの間隔より短くすることによ
つて改善することができる。

一方のバイアス電極に向かうドリフト方向にお
いて、読取電極対の少くとも第１電極はストリツ
プの前記空所と反対側からドリフトパスと接触さ
せると共にストリツプの幅の殆んど又は全部を横
切つてドリフトパスと接触させて延在させること
ができる。しかし、第１読取電極におけるキヤリ
ア再結合作用を低減するために、この電極とドリ
フトパスとの接触面積を減少させるのが好適であ
る。この理由のため及びこの第１電極近傍の電気
力線を有利な形状とするためには、この第１電極
をストリツプの反対側縁の隣接部のみでドリフト
パスと接触させると共に前記空所をストリツプの
一側からこの第１電極に向け延在させるのが特に
有利である。

英国特許出願第12154／79号の公開明細書
GB2019649号には、熱発生少数キヤリアのアン
ビポーラドリフトをデバイスの読取領域に向けて
蛇行パスに沿つて発生させるようにした熱放射撮
像デバイスが開示されている。これに記載されて
いる各例では、読取領域内のアンビポーラドリフ
トパスの幅は読取領域より前の幅と同一又はそれ
より大きくなつており、且つ読取電極対間のスト
リツプの完全にまつすぐな部分が読取領域内のド
リフトパスを構成するため、この領域内のパスは
読取電極対の間隔より長くなつていない。そし
て、これに記載されているように、読取領域前の
蛇行パスはストリツプ上のキヤリア発生点と読取
領域における検出部との間をドリフトする電荷キ
ヤリアの拡散の拡がりを制限するよう形成され、
この理由のために、この蛇行パスは読取領域の中
まで連続して形成されない。これに対し、本発明
で使用する蛇行パスは読取電極対間の読取領域内
に形成され、上述したように上記既知のデバイス
の蛇行パスとは全く異なる目的を達成するもので
ある。しかし、本発明による蛇行読取パスは、読
取電極より前に蛇行ドリフトパスを具えていてド
リフトキヤリアが読取領域に達する前にドリフト
キヤリアの拡がりを制限するようにしたデバイス
にも使用することができる。

本発明撮像デバイスは前記英国特許第1488258
号明細書に記載されているような機械的走査装置
を含む撮像装置に用いることができる。これがた
め、本発明の他の特徴は、本発明撮像デバイス又
は素子と、熱像をストリツプに沿つてアンビポー
ラドリフトと同一の方向にアンビポーラドリフト
速度に略々等しい速度で走査する装置とを具える
熱放射撮像装置を提供することにある。

しかし、本発明撮像デバイスは他の走査装置を
用いる熱放射撮像装置、例えばパルス走査電圧勾
配をバイアス電極を経てストリツプに供給して熱
発生キヤリアを読取領域に向け駆動する装置を具
える撮像装置に用いることもできる。

図面につき本発明を説明する。

各図は一定のスケールで描いてなく、いくつか
の部分の相対寸法は図を明瞭とするために拡大し
たり縮小したりしてある。また各図において同一
のデバイスの同一部分又は素子のみならず異なる
デバイスの対応する部分又は素子も同一の符号で
示してある。

第１〜３図の熱放射撮像デバイスは基板２上に
複数個の光導電素子１を具えている。これら素子
１は略々平行な所定の導電型の半導体材料の細長
に矩形ストリツプ状の半導体本体であり、これら
ストリツプはこれに入射した熱放射を吸収して自
由電荷キヤリアを発生し得る。半導体材料は例え
ば入射熱放射がない場合に５×10¹⁴cm^-3以下のキ
ヤリア濃度を有するｎ型のテルル化カドミウム水
銀Hg_0.79Gd_0.21Teとすることができる。この組成
の材料は77〓の動作温度における熱放射吸収限界
は約11.5マイクロメートルの波長にある。この材
料では８〜14マイクロメートルの赤外線の吸収が
電子−正孔対の発生に有効であり、77〓の動作温
度における正孔の移動度は600cm²V^-1sec^-1であり
その寿命は2.5マイクロ秒である。電子の移動度
は2.10⁵cm²V^-1sec^-1である。

各ストリツプは例えば長さ１mm、幅62.5ミクロ
ン、厚さ10ミクロンとすることができる。ストリ
ツプ１は例えば12.5ミクロンの幅の溝３で分離す
ることができる。第１図はこのように分離された
３個のストリツプ１を例示する。他の例ではスト
リツプの数及び寸法（長さ、幅、厚さ及び間隔）
を異なる値にすることができること勿論である。

基板２はサフアイヤとすることができ、半導体
ストリツプ１はこの基板にエポキシ接着剤の層
（例えば0.5ミクロンの厚さとすることができる）
で固着することができる。明瞭のためこの接着剤
層は第３図に示してない。半導体ストリツプ１の
下面と上面には水銀、カドミウム及びテルルの酸
化物を主成分とする不活性化保護層４及び５（約
0.1ミクロンの厚さとすることができる）を設け
る。上面保護層５は各ストリツプ１の上面の両端
部から除去してそこにバイアス電極６及び７を設
ける。これら電極は半導体表面とオーム接触する
約１ミクロンの厚さの金の蒸着層で形成すること
ができる。第３図に示すように、電極６及び７は
半導体表面内に少しだけ（例えば１〜２ミクロ
ン）埋置することができ、斯る電極は英国特許出
願31750／78（特開昭55−48981号）に記載されて
いるイオンエツチング及びメタルリフトオフ技術
を用いて形成することができる。

電極６及び７を形成する金属層は基板２上にも
延長させ、これら金属層の延長部を接続部として
用い、デバイスをハウジング内にマウントする際
にこれら接続部に例えば金のワイヤを接続するこ
とができるようにする。第３図に示すように、各
ストリツプ１の両端の上部には丸みをつける。電
極６及び７の接続部を形成する金属層をこの丸み
つき端部に沿つて基板２上に延長させる。イオン
エツチングを用いて一つの半導体本体から複数個
の平行半導体ストリツプ１を形成すると共に、こ
の半導体本体及び基板２上に堆積した一つの金属
層から各ストリツプ１のバイアス電極６，７とそ
の接続部を形成することができる。これには英国
特許出願第31751／78号（特開昭55−48952号）に
記載された方法を用いることができる。

各ストリツプ１に沿つて離間して設けられたこ
れら電極６及び７間に直流バイアス電圧を加える
と、主として多数電荷キヤリア（本例では電子）
から成るバイアス電流がストリツプに沿つて一方
向に流れる。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（本例では正孔）のア
ンビポーラドリフトを反対方向に維持することが
できる。デバイスの動作は第７図を参照して後に
詳細に説明する。

読取領域は１対の読取電極間のアンビポーラド
リフトパス部分に存在させ、各ストリツプの一端
では電極６及び８間に、他端では電極７及び８間
に存在させる。第１〜３図のデバイスでは、各対
の一方の電極はストリツプ端の幅広バイアス電極
で形成する。この電極６又は７はドリフトパスの
幅を完全に横切つて延在するが、各対の他方の電
極８はドリフトパスと一方の側縁部のみで接触す
る。これら読取電極対８及び６及び８及び７は金
とすることができ、半導体ストリツプ１とオーム
接触させる。電極対８及び６間又は８及び７間の
ストリツプ部分１１は読取領域を連続的に貫通す
るアンビポーラドリフトパスを与える。

本発明においては、前記読取電極対８及び６又
は８及び７間においてストリツプ部分１１の少く
とも一側からストリツプ１の幅の１部分に亘つて
少くともストリツプを横断する方向に少くとも１
個の空所９を形成して読取領域内のアンビポーラ
ドリフトパスの幅を少くとも部分的に幅狭にして
読取領域内の電界を増大させる。読取電極対間の
直線間隔に相当する距離ｄを第２図に示す。第１
〜３図の特定の例では、３つの空所をストリツプ
部分１１の両側から延在する溝として形成して読
取領域に読取電極対８及び６又は８及び７の間隔
ｄより長い蛇行ドリフトパスを形成している。第
１〜３図のデバイスの溝９は略々まつすぐで互に
平行である。読取領域内のドリフトパスは溝９に
より、これら溝９がない場合のパスの幅Ｗの半分
以下にされている。

これら溝９はできるだけ幅狭にすると共にでき
るだけ急傾斜の側壁を有するものとしてこれら溝
を含む読取領域の読取電極対８及び６又は８及び
７間の間隔ｄを小さくできるようにする。急傾斜
の側壁を有すると共に例えばストリツプ１の厚さ
（本例では10ミクロン）より小ない幅を有する斯
る溝９を形成するには英国特許出願第2027985A
号の公開明細書GB2027985A号に記載されている
イオンエツチング技術を用いることができる。こ
れがため、第２図において間隔ｄは例えば50ミク
ロンにすることができると共に溝９の幅を例えば
約7.5ミクロンにすることができる。読取領域の
幅Ｗは例えば35ミクロンとし、各溝は読取領域を
形成するストリツプ部分１１の側縁からストリツ
プ１の幅を横切つて約20ミクロンの深さまで延在
させることができる。この場合、読取領域に得ら
れるドリフトパスの幅は例えば約13〜15ミクロン
にすることができ、電極８及び６又は８及び７間
の蛇行ドリフトパスの長さは約100ミクロンにす
ることができる。第１〜３図のデバイスでは各電
極対８及び６又は８及び７の一方の電極６又は７
でバイアス電極も構成すると共に溝９の一つをこ
の電極６又は７に隣接してストリツプ１の幅の１
部に亘つて延在させているので各ストリツプ１の
端部に特にコンパクトな読取構造が得られる。読
取電極６，７又は８に隣接する溝９は隣接する電
極の１部を貫通すると共にその下側の半導体材料
を貫通するイオンエツチングにより形成すること
ができる。上記英国特許出願公開明細書に記載さ
れているように、この方法はデバイスの製造を容
易にし、所望のイオンエツチングパターンと所望
の金属化パターンのアライメントにおける許容製
造公差を増大するのに特に有効である。

溝９によりストリツプ部分１１のドリフトパス
を幅狭にすると共に長くすることによつて読取電
極８及び６又は８及び７間の読取領域における電
気抵抗値及び電界がともに増大する。その結果と
して読取領域を通過する少数キヤリアの走行時間
を過大にすることなく高レベルの応答出力を得る
ことができる。斯る蛇行読取領域内の電界分布等
電位線を第４図に破線２０で示す。溝９の第１の
溝（バイアス電極６に向かうドリフト方向に見
て）は第１読取電極８が設けられた側と反対側の
ストリツプ１の側縁に設けられているため、電極
８の手前では電気力線２０が第４図に示すように
読取領域の方へ僅かに彎曲するので、検出素子の
空間解像度を決定する実行読取領域長は電極８及
び６間の間隔ｄより長くならない。第３図に示す
電界分布の場合には、実行読取領域長は間隔ｄと
略々同一である。しかし、第１溝９の幅を電極８
より手前のドリフトパスの主要部内に（即ち右側
に）広げることにより電気力線２０を読取領域内
に更に彎曲させて実行読取領域長を間隔ｄより僅
かに短くすることができる。

読取領域内に斯る溝９を設けて第２図及び第４
図の読取領域構造を有するデバイスを形成するこ
とにより、例えば２ 1/2倍の応答特性の増大と例
えば20％感度の増大が得られた。これがため、例
えば、13×10⁴ボルト／ワツト以下の応答出力及
び6.5ナノボルト／（ヘルツ）_1/2以下のノイズを有
する斯る溝９のない特定のデバイスにおいてその
読取領域に溝９を設けた場合34.5×10⁴ボルト／
ワツトの応答出力及び14.5ナノボルト／（ヘル
ツ）_1/2のノイズが得られた。しかし、読取領域内
の蛇行ドリフトパスが極めて幅狭の場合にはこの
パスの側壁において発生する効果（例えば高い再
結合速度）により応答特性のそれ以上の増大が抑
えられてしまう。この理由のために、読取領域の
蛇行パスの幅は一般にストリツプ１の厚さよりも
大きくすると共に溝９はできるだけ幅狭にするの
が好適である。

第１〜３図のデバイスは各ストリツプ１の両端
に読取領域を有する。これによりストリツプ１が
何れの方向にバイアスされても読取りを行なうこ
とができ、即ちバイアス電流を電極６から電極７
へ供給する場合には電極８及び６を用いて、バイ
アス電流を電極７から電極６へ供給する場合には
電極８及び７を用いて読取りを行なうことができ
る。これがため、製造されたデバイスの特性が一
方向にバイアスしたときの方が反対方向にバイア
スしたときより良い場合には使用に当りこのバイ
アス方向を選択することができる。

しかし、読取領域をストリツプ１の両端に設け
る必要はない。これがため、第７図にはストリツ
プ１の電極７に隣接して読取領域を設けてない構
成例を示す。第７図の構成では各ストリツプ１の
電極７を形成する金属層は各ストリツプの端部か
ら基板２上に延長させてある。読取電極対の第２
電極はバイアス電極６又は７と別体にすることも
できる。この場合には、例えば各対の第２読取電
極を第１電極８と同様に設け、両極性ドリフトパ
スとストリツプの片側のみで接触させることがで
きる。

第１〜３図の例では、各ストリツプ１は読取領
域８及び６及び８及び７においてストリツプ１と
略々平行な方向に延在する溝により２部分１１及
び１２に分離してある。既に述べたように、部分
１１は読取領域から隣接する電極６又は７まで連
続する蛇行ドリフトパスを構成する部分である。
電極８を形成する金属層は読取領域から部分１２
上を溝１３に略々平行に延在させて、隣接するバ
イアス電極６又は７から分離された読取電極８の
ストライプ状接続導体を形成する。この金属層８
は半導体表面内に少しだけ埋設すると共にストリ
ツプ１の丸みをつけた端縁に沿つて基板２上に延
長してワイヤ接続用の接続部を形成する。これら
金属ストライプ８のパターンは同一の金属層から
電極６及び７と同時に形成することができ、溝９
及び１３は溝３と同時に適当なマスクパターンを
用いて同一のイオンエツチング工程で形成するこ
とができる。溝１３の幅は例えば12.5ミクロンに
することができる。

このように、第１〜３図の構成例では読取領域
より前のアンビポーラドリフトパスの幅が読取領
域の幅Ｗより大きく、読取領域内の連続ドリフト
パスが溝９及び１３により幅狭にされている。し
かし、第４図の構成例では、幅Ｗは読取領域より
前のドリフトパスの幅と同一である。第４図の金
属ストライプ８も同様にストリツプ１の分岐部１
２により支持することができるが、この金属スト
ライプ８は読取領域及びバイアス電極に沿つて延
長する前にストリツプ１の上側側壁に沿つて直接
基板２上に延長することもできる。

動作中、デバイスは極低温に維持されると共
に、特定の予定の使途に応じてマウントされる。
斯るマウントについては図示してないが、斯るマ
ウントは基板２を赤外線（例えば８〜４ミクロン
の波長帯）透過用窓を有する排気外囲器内にマウ
ントすることにより行なわれ、外囲気には半導体
ストリツプ１を有する基板２を所要の動作温度
（例えば77〓）に維持する装置が設けられる。斯
るマウントの一例としては赤外線検出器に一般に
使用されているデワー型（Dewar−type）カプ
セル封止がある。

本発明デバイスの動作を第７図を参照して説明
する。各ストリツプ１をそのバイアス電極６及び
７とワイヤ接続を経て直流バイアス電源２１及び
可変抵抗２２と直列に接続してストリツプ１を電
極６から電極７へその長さ方向に流れる主として
多数電荷キヤリアから成る一定のバイアス電流を
発生させる。図を明瞭にするため、第７図におい
ては全ての電極６及び７へのバイアス電源２１の
接続は示しておらず、１つのストリツプの接続の
みを示してある。

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（本例では正孔）のアンビポーラドリ
フトを反対方向、即ち電極７から電極６の方向に
維持することができる。電極６及び７間のバイア
ス電圧の適正範囲は１〜10ボルトである。前記組
成のｎ型半導体材料では15ボルト／cmの電圧降下
においてアンビポーラ移動度は約400cm²V^-1sec^-1
である。

熱放射パターンの走査及び該パターンの各単位
区域の像のストリツプ１上への集束は前記英国特
許第1488258号明細書に記載されている方法と同
様の方法で行なうことができる。熱放射像をスト
リツプ１に沿つてアンビポーラドリフトと同一の
方向に、アンビポーラドリフト速度に略々等しい
速度で走査する装置の一例を第７図に簡略化して
示す。斯る走査装置は１対の回転ミラー２５及び
２６とレンズ系２７で構成することができる。こ
の装置により被写体２８からの熱放射パターンの
各単位区域を一つ又はそれ以上の半導体ストリツ
プ１の表面に沿つて5000cm・sec^-1〜20000cm・
sec^-1の範囲内の速度で移動させる。

これがため、像が半導体ストリツプ１の表面上
をアンビポーラドリフト速度に等しい速度で走査
されるため、発生した少数キヤリアの積分が熱放
射の入射したｎ型ストリツプ部分においてこれら
キヤリアが読取電極８に達するまで発生する。関
連する読取領域までの熱放射少数キヤリアの積分
を行ない得るアンビポーラドリフトパスの長さ
は、半導体材料内の少数キヤリアの寿命、電界及
び半導体材料に関連するアンビポーラ移動度（通
常少数キヤリアの移動度に近似する）により決ま
る距離に制限される。

これらの積分された熱放射少数キヤリアが電極
８及び６間の読取領域を形成するストリツプ部分
１１を流れることによりこの部分１１に導電率変
調が起る。画像信号は、既知のように、電極８及
び６間に接続された出力回路２９を用い、これに
より導電率変調の結果電極８及び６間に発生する
電圧変化を増幅及び処理して取り出される。図を
明瞭とするために、一つのストリツプ１に対する
出力回路２９のみを示したが、実際には各ストリ
ツプ１に各別の出力回路２９が設けられ、それぞ
れ各ストリツプの電極６及び８間に接続される。

本発明は上述した例にのみ限定されず、種々の
変更及び変形が可能であること勿論である。例え
ば、ｎ型テルル化カドミウム水銀の組成は例えば
３〜５ミクロンの波長帯の撮像デバイスを提供す
るよう変更することができる。また、テルル化カ
ドミウム水銀以外の他の半導体材料を用いて半導
体ストリツプ１を形成することもできる。

第１〜４図のデバイスの構造では、ドリフト方
向に見て第１の読取電極を金属ストライプ８で形
成して読取電極接続用の主導体を構成している。
しかし、このデバイスを使用する撮像装置が読取
接続導体に高い直列抵抗値を有することができる
場合には、金属ストライプをアンビポーラドリフ
トパスまで延長させる必要はないため、斯る場合
にはアンビポーラドリフトパスへの電極接続をス
トリツプ部分１２の非金属化部分のみで行なうこ
とができる。斯る構成の例を第５図に示す。

第５図には他の変形部も示してある。即ち、本
例では２個の溝９を用いて読取領域に蛇行ドリフ
トパスを形成すると共に第１読取電極と対向する
第１溝の幅を読取領域より前のドリフトパスの主
部分内まで拡大してある。前述したように、斯く
して発生する電界歪みによつて実効読取領域長を
読取電極対間の間隔ｄより僅かに短くすることが
できる。しかし、本発明においては必ずしも読取
領域内に２個以上の溝９を設ける必要はない。例
えば第２，４及び５図の溝９の何れか１個に相当
する一つの溝を、読取領域内のドリフトパスを幅
狭にする唯一の空所として用いる場合でも局部的
に増強された電界及び応答特性の増大を得ること
ができる。ただ１個の溝９を用いる場合には読取
領域の片側に少くとも１個の屈曲部が形成される
が、読取領域に蛇行ドリフトパスは形成されな
い。第５図の構造では２個の溝９により読取領域
の両側に屈曲部が形成してあるためドリフトパス
は蛇行したものとなる。

第５図の２個の溝９で形成される蛇行ドリフト
パスは２個の屈曲部を有するのみであるため、そ
の長さは間隔ｄより読取領域の幅Ｗだけ長くなる
のみである。第６図のデバイスの読取領域も２個
の溝を有するのみであるが、これら溝９はＬ字形
をしているので、４個の屈曲部が得られ、一層長
い蛇行パスが得られる。この場合、Ｌ字形溝間の
ドリフトパスの中央部におけるキヤリアドリフト
は熱放射像走査と反対方向になる。しかし、読取
電極６及び８間の高いドリフト速度のために読取
領域のこの部分における反対方向ドリフトは検出
素子の空間解像度に殆んど悪影響を与えない。し
かし、必要に応じ読取電極対間を覆う遮蔽体を設
けて読取領域を走査像から遮蔽することができ
る。

第６図には破線により他の溝１９も示してあ
る。これら溝はストリツプ１の主部分に設けるこ
とができるもので、これにより読取領域より前に
蛇行ドリフトパスを形成してドリフトキヤリアの
拡散広がりをドリフトキヤリアが読取領域に達す
る前に制限することができる。少くとも読取領域
につながる部分において溝１９により形成される
この主部分の蛇行ドリフトパスの幅は溝９により
形成される読取領域内のドリフトパスと同一の幅
にすることもできるが、第６図に示すようにそれ
より幅広にすることもできる。

第１〜６図には略々まつすぐな側面を有し急角
度の屈曲部を有する蛇行パスを形成する溝９及び
１９を示したが、これら溝のエツチングに使用す
るマスクパターンをもつと丸く彎曲した屈曲部が
得られるような形状にすることもできる。尚、イ
オンエツチングにより溝３，９及び１３の露出側
面が形成されるが（第３図にはこれら側面を不活
性化されていないものとして図示してある）、こ
れら露出側面上にも不活性化層を設けることがで
きる。このことは特に幅狭のドリフトパスの場合
にはこれら側壁におけるキヤリア再結合作用を低
減するのに有益である。

上述の例ではストリツプ１は絶縁基板（例えば
サフアイヤ）上の各別の半導体本体として形成さ
れているが、他の構成も可能であり、例えば各ス
トリツプ１を共通の半導体本体の１部分とし、こ
れらストリツプを共通のバイアス電極６又は７を
支持し得る共通部分で一体にすることができる。
この場合には、電極６，７及び８を基板２（前述
の例ではサフアイヤ）上に延長する必要はない。
しかし、本発明の更に他の変形例では、ストリツ
プ１を真性基板２又はテルル化カドミウムの基板
２上に堆積された一導電型半導体材料のエピタキ
シヤル層で形成することもできる。この変形例で
はエピタキシヤル材料を溝３，１３及び１９にお
いて除去して検出素子を構成し、バイアス及び読
取電極の金属化を残存エピタキシヤル層部分に制
限し、溝３及び１３によつて隣接する電極６，７
及び８を絶縁し、接続ワイヤをエピタキシヤル層
上の電極パターン６，７及び８の、活性ストリツ
プ部分１から遠く離れて位置する部分に接着す
る。

アノードを形成する主バイアス電極（第７図の
電極７）に隣接するアンビポーラドリフトパスか
らの不所望は注入少数キヤリア（正孔）を除去す
るために、このバイアス電極に隣接する電極接続
部に整流接合を形成して斯る少数キヤリアを排出
させてアンビポーラパスの第１段をこのバイアス
電極から有効に絶縁することができる。斯る整流
接合用電極接続部は読取装置用接続部と同様に設
けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明熱放射撮像デバイスの一例の平
面図、第２図は第１図の熱放射撮像デバイスの一
部の拡大平面図、第３図は第２図の−線上の
断面図、第４図は本発明熱放射撮像デバイスの他
の例の一部の平面図、第５図は本発明熱放射撮像
デバイスの更に他の例の一部の平面図、第６図は
本発明熱放射撮像デバイスの更に他の例の一部の
平面図、第７図は本発明熱放射撮像装置の一部の
斜視図である。 １……半導体ストリツプ、２……基板、３……
溝、４，５……不活性化保護層、６，７……バイ
アス電極、６，８……読取電極対、９……溝、１
１……ストリツプ部分（読取領域）、１２……ス
トリツプ部、１３……溝、１９……溝、２１……
バイアス電源、２２……可変抵抗、２５，２６…
…回転ミラー、２７……レンズ系、２８……被写
体、２９……出力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入射熱放射を吸収して自由電荷キヤリアを発
   生し得る半導体材料のストリツプと、該ストリツ
   プに沿う方向に間隔を置いて配置され、主として
   多数電荷キヤリアから成るバイアス電流を前記ス
   トリツプに沿つて流し、前記ストリツプ内のアン
   ビポーラドリフトパスに沿つて前記バイアス電流
   と反対方向に流れる熱放射により発生した少数電
   荷キヤリアのアンビポーラドリフトを維持させる
   バイアス電極手段と、前記アンビポーラドリフト
   パスの一部分上に設けられた１対の離間電極とを
   具え、前記１対の離間電極間の領域を読取領域と
   する検出素子を有する熱放射撮像デバイスにおい
   て、前記１対の離間電極間において前記読取領域
   の少なくとも一側から前記ストリツプの幅の一部
   分に亘つて前記ストリツプを横切る方向に延在す
   る少なくとも１個の空所を設けて前記読取領域内
   のアンビポーラドリフトパスの幅を狭くして読取
   領域内の電界を増大させたことを特徴とする熱放
   射撮像デバイス。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱放射撮像デバ
   イスにおいて、前記空所を少なくとも２個前記読
   取領域の両側から延在させると共に前記ストリツ
   プの厚さを貫通させて前記読取領域内に前記１対
   の離間電極間の間隔より長いアンビポーラドリフ
   トパスを形成したことを特徴とする熱放射撮像デ
   バイス。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の熱放射撮像デバ
   イスにおいて、前記空所は互いに平行に指合状に
   延在する略々まつすぐな溝としたことを特徴とす
   る熱放射撮像デバイス。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の熱放射撮像デバ
   イスにおいて、前記空所は前記読取領域の両側か
   ら延在する２個のＬ字形溝としたことを特徴とす
   る熱放射撮像デバイス。 ５ 特許請求の範囲第３または４項記載の熱放射
   撮像デバイスにおいて、前記各溝の幅は最大で10
   ミクロンにしたことを特徴とする熱放射撮像デバ
   イス。 ６ 特許請求の範囲第３、４又は５項記載の熱放
   射撮像デバイスにおいて、前記各溝の幅は最大で
   前記ストリツプの厚さに等しくしたことを特徴と
   する熱放射撮像デバイス。 ７ 特許請求の範囲第１〜６項の何れか一項に記
   載の熱放射撮像デバイスにおいて、前記１対の離
   間電極の一方の電極を前記バイアス電極手段の一
   方の電極と共通にし、前記空所の１つを前記一方
   の電極に隣接して前記ストリツプの幅の一部分に
   亘つて延在させたことを特徴とする熱放射撮像デ
   バイス。 ８ 特許請求の範囲第１〜７項の何れか一項に記
   載の熱放射撮像デバイスにおいて、前記空所の１
   つを、前記デバイス電極手段の一方の電極６へ向
   かうアンビポーラドリフト方向に見て前記１対の
   離間電極の第１の電極８に向けて前記ストリツプ
   の一側から延在させると共に前記第１電極は前記
   ストリツプの反対側で前記アンビポーラドリフト
   パスと接触させたことを特徴とする熱放射撮像デ
   バイス。