JPH039576A - 赤外線検知素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 １１ｇ、、　ＣｄイＴｅＪＩを受光部とした赤外線検知
素子の構造に関し、 コールドアパーチャの位置合わせ精度が良くて、製造方
法を容易にすることを目的とし、基板上に作成した赤外
線受光部となる１層目のＨｆ＋−ｘ　Ｃｄ、　Ｔｅ層の
上に、２層目のＣｄＴｅ層および３層目の）Ｉｆ！＋−
ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層（ｙ≦Ｘ）を結晶成長し、前記ｔ１
ｇ＋−ｘ　ｃｄＸＴｅ層の受光検知領域に対応した３層
目のＨｇ＋−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層部分を開口して、残り
のＩ１ｇ＋−ｙ　Ｃｄ、　Ｔｅ層部分にアパーチャ機能
をもたせた構造を具備してなることを特徴とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明はｌＩｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅ層を受光部とした赤
外線検知素子の構造に関する。

測温機能をもった赤外線撮像装置においては、検知素子
とコールドアパーチャの位置合わせの高精度化が要求さ
れており、本発明はその高精度化に関する。

〔従来の技術］ 第４図は従来の赤外線検知素子の断面図を示しており、
記号１はＣｄＴｅ基板、２は赤外線受光部となるｆｆｇ
＋−ｘ　ＣｄＸＴｅ層（厚さ２０μｍ）、３は陽極酸化
膜からなるパッシベート膜、４．５は金（Ａｕ）膜（厚
さ１μｍ）からなる電極、６はカーボンを塗布して黒化
したニッケル板（厚さ３００μｍ）からなるアパーチャ
（コールドシールド）で、７はアパーチャの開口部、θ
は赤外線受光部の視野角度である。このような検知素子
は全体が液体窒素（ＬＮｚ　、　７７Ｋ　）等で冷却し
て動作させている。

周知のように、この赤外線受光部のｌ１ｇ＋−ｘ　Ｃｄ
ｘＴｅ１！ｉ２はエネルギーバンドギャップの狭い半導
体で、例えばｘ　＝０．２の組成のものは波長１０μｍ
程度の赤外線によって電子・正孔対が励起されて電気抵
抗が変化する。そのために、波長１０ｕｍの赤外線に対
して高感度な赤外線検知素子となるもので、厚さ約２０
μｍのｌ１ｇ、−、Ｃｄ、　Ｔｅ結晶に電極を形成して
、その間の電気抵抗の変化を検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のアパーチャ６は検知素子の視野角度θ
を決定し、且つ、受光部周辺の反射による迷光を防止す
るために設けられているものであるが、このようなアパ
ーチャ６は異質の部材であり、素子端部（図示せず）に
接着して保持させている。

しかし、検知素子が多素子化されてくると、個々の素子
にアパーチャ６の開口部７を一致させることが必要で、
機械的にμｍオーダーで合わせる位置精度とその接着法
が極めて困難であつζ、アパーチャ６の開口部の位置精
度が良くない問題がある。

本発明はこのような問題点を解消させて、アパーチャの
位置合わせ精度が良くて、製造方法を容易にすることを
目的とした赤外線検知素子を提案するものである。

〔課題を解決するための手段〕

その課題は、第１図に示すように、基板１上に結晶成長
した赤外線受光部となる１層目のＨｇ＋−ｘＣｄｘＴｅ
ＣｄＴｅ基板層目のＣｄＴｅ層ＩＬおよび３Ｎ目のｔ１
ｇ＋−ｙ　Ｃｄ、　Ｔｅ層（ｙ≦ｘ）１２を積層し、前
記Ｈｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ層の受光検知領域に対応し
た３層目のＨｇ＋−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層部分を開口１７
シて、周囲のＨｇ１−、　Ｃｄ、　Ｔｅ層部分にアパー
チャ機能をもたせた構造を具備している赤外線検知素子
によって解決される。尚、４，５は金（Ａｕ）電極を示
している。

〔作　用〕

即ち、本発明は赤外線受光部となる１層目のＨｇ１−ｘ
　Ｃｄｘ　Ｔｅ層２のｙ値が小さくなるほど、長波長の
赤外線を吸収する特性を利用して、従来の異材質なアパ
ーチャに代わり、Ｈｇ＋−ｙ　Ｃｄ、　７６層（ｙ≦ｘ
）１２をアパーチャとして用いるものである。

そうすれば、半導体材料からなる赤外線検知素子と同時
にアパーチャをパターンニングできて、赤外線受光領域
に対応した開口１７を位置精度良く形成できて、しかも
、接着する必要がなく、製造方法が容易になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明にかかる赤外線検知素子の断面図で、記
号ｌはＣｄＴｅ基板（厚さ５００μｍ以上）。

２は赤外線受光部となるＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅ層（
厚さ２０μｍ）、４．５は金（Ａｕ）電極（厚さ１μｍ
）＋１１は２層目のＣｄＴｅ層（厚さ１００μｍ）　、
　１２はアパーチャとなる３層目のＨｇ１−ｙ　Ｃｄｙ
Ｔｅ層（ｙ≦Ｘ）（厚さ３０μｍ）を示しており、１７
はアパーチャの開口部、θは赤外線受光部の視野角度で
ある。尚、本構造は２層目のＣｄＴｅ層１１層表１保護
の役目をするために、従来のパッシベート膜は特に設け
る必要はない。

かくして、Ｈｇ１−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層（ｙ≦ｘ）１２
のｙ値をｔ１ｇ＋−ｘ　Ｃｄ、　Ｔｅ層２のｙ値と同等
か、または、ｙ値よりも小さく、例えばｘ　＝０．２と
すればｙ＝０゜１５とすると開口１７以外の部分からの
赤外線をｌ１ｇ、−、Ｃｄ、　Ｔｅ層１２が吸収するた
めに、ｆ１ｇ＋−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層１２をアパーチャ
として機能させることができる。

第２図はＨｇ＋−ｘ　ＣｄＸＴｅ層のｙ値と赤外線吸収
量との関係図を示しており、これよりＩ１ｇ＋−ｙ　Ｃ
ｄ、　Ｔｅ層１２がアパーチャとして機能することが明
らかである。

次に、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる赤外線検
知素子の製造方法の工程順斜視図を示している。

順を追って説明すると、 第３図（ａ）参照；まず、液相エピタキシャル成長法に
よってＣｄＴｅ基板ｌ上にＩＮ目のＩＩｇｌ−ｘ　Ｃｄ
、　ＴｅＮ２（例えば、ｘ　＝０．２２）を厚さ約３０
ｇｍに成長させ、この結晶を１１ｇ（水銀）中の２００
°Ｃ前後で熱処理してキャリア濃度をｎ＝１〜５Ｘ１０
”／ｃｄｌに調整する。更に、そのＩＩｇｌ−、ｔｃａ
ＸＴｅ層２を研磨および化学エツチングして厚さ２０μ
ｍに精度良く制御する。

第３図（ｔ））参照；次いで、フォトプロセスによって
Ｉｌｇ、□Ｃｄｘ　Ｔｅ層２をパターンニングした後、
厚さ１μｍの金（Ａｕ）膜４．５を蒸着して金電極を形
成する。前者のＨｇ＋　−ｘ　Ｃｄ＋ｃ　Ｔｅ層２パタ
ーンはレジストをマスクにしてブロムメタノール液でエ
ツチングして形成され、後者の金電極はマスクパターン
を形成し、金を蒸着した後、マスクパターンをリフトオ
フして形成する。

第３図（Ｃ）参照；次いで、気相エピタキシャル成長法
によって上面に２層目のＣｄＴｅＮ１１　（厚さ１００
μｍ）を成長し、更に、その上に３層目のＩＩｇｌ−ｙ
Ｃｄ、　Ｔｅ層１２　（例えば、ｙ　＝０．２１）を厚
さ３０．ｃｚｍ程度にに成長させる。なお、これらのＣ
ｄＴｅ層１１とＩＩｇｌ−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層１２とは
単結晶である必要はなく、多結晶で良い。

第３図（ｄ）参照；次いで、フォトプロセスによって３
層目のＨｇ、−、Ｃｄ、　Ｔｅ層１２の開口部１７（例
えば６５μｍ角の大きさ）を窓あけし、更に、同じくフ
ォトプロセスによって両端のＨｇ＋−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ
層１２およびＣｄＴｅ層１１をエツチング除去して、金
電極に接続するポンディングパッドとなる部分を露出さ
せる。

以降は、このような赤外線検知素子を容器に収納してワ
イヤーボンディングして実装する。

上記のような赤外線検知素子に構成すれば、受光領域に
対応した開口１７を位置精度良くパターンニングできて
、しかも、接着の必要がなく、製造方法が容易になる。

なお、このような赤外線検知素子は視野角度θを同じと
すれば、本発明にかかる構造は開口部１７が受光領域に
近接するために従来の開口部７の大きさとは違って小さ
な開口になる。しかし、この開口部１７はフォトプロセ
スによって開口するために精度良く形成することができ
る。

また、上記実施例では一次元のセンサを示したが、本発
明を二次元センサに適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる赤外線
検知素子はアパーチャの開口が受光領域に一致して高精
度に形成され、しかも、作成が容易になり、特に多素子
化した赤外線検出装置の高品質化とコストダウンに顕著
に寄与するものである。

第１図は本発明にかかる赤外線検知素子の断面図、第２
図はＩＩｇｌ−ｘ　ＣｄＸＴｅ層のＸ値と赤外線吸収量
との関係図、 第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかる赤外線検知素子
のの製造方法の工程順斜視図、 第４図は従来の赤外線検知素子の断面図である。

図において、 １はＣｄＴｅ基板、 ３は従来構造のパッシベート膜、 ２は赤外線受光部となるＨｇ＋−ｘ　Ｃｄ）（Ｔｅ層、
４．５は金（八Ｕ）電極、 ６は従来構造のアパーチャ、 ７は従来のアパーチャの開口部、 １１は２層目のＣｄＴｅＮ。

１２は３層目のＨｇ＋−ｙ　Ｃｄｙ　Ｔｅ層（ｙ≦ｘ）
　　（アパーチャ）、 １７はアパーチャの開口または開口部、θは赤外線受光
部の視野角度

【図面の簡単な説明】

本発明１．工ｌ外線砂知雫）−を面口 第１図 ５Ｉ玉 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板（１）上に結晶成長した赤外線受光部となる１層目
   のＨｇ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅ層（２）の上に、２層
   目のＣｄＴｅ層（１０および３層目のＨｇ＿１＿−＿ｙ
   Ｃｄ＿ｙＴｅ層（ｙ≦ｘ）（１２）を積層し、前記Ｈｇ
   ＿１＿−＿ｘＣｄ＿ｘＴｅ層（２）の受光検知領域に対
   応した３層目のＨｇ＿１＿−＿ｙＣｄ＿ｙＴｅ層部分を
   開口（１７）して、周囲のＨｇ＿１＿−＿ｙＣｄ＿ｙＴ
   ｅ層（１２）部分にアパーチャ機能をもたせた構造を具
   備してなることを特徴とする赤外線検知素子。