JPH0421353B2 - - Google Patents

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JPH0421353B2
JPH0421353B2 JP61315933A JP31593386A JPH0421353B2 JP H0421353 B2 JPH0421353 B2 JP H0421353B2 JP 61315933 A JP61315933 A JP 61315933A JP 31593386 A JP31593386 A JP 31593386A JP H0421353 B2 JPH0421353 B2 JP H0421353B2
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Eru Haanageru Geirii
Teii Raga Geirii
Emu Harison Josefu
Ei Towaderu Bikutooru
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General Dynamics Corp
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Publication of JPH0421353B2 publication Critical patent/JPH0421353B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は放射光固体検出器の製造法に関するも
のである。とくに、本発明は改良された白金・硫
化カドミウム・シヨツトキ障壁光検出器の製造法
に関するものである。
(従来の技術) 放射光探知ミサイルのための光学誘導システム
におけるような高度技術光学システムにおいて、
高い量子効率、短い応答時間の放射光固体検出器
に対する要求がある。これらのシステムにおい
て、このような検出器は紫外(UV)光線近くで
高い応答性をもたなければならないが、可視スペ
クトル内の光線を事実上感じてはならない。
シリコン・ホトダイオードが、このような応用
に対し、提案されてきた。けれども、このような
ホトダイオードは約8000オングストロームまでの
可視スペクトルを感ずる。したがつて、これらは
可視光線を除去するための光学フイルタと一緒に
用いられなければならない。さらに、これらの検
出器・フイルタ組立体は量子効率が比較的低く、
例えば、30%またはそれ以下である。
硫化カドミウムをベースとする放射光固体検出
器が用いられてきた。けれども、硫化カドミウム
検出器の既に知られている特性によれば、これら
は可視領域において主として用いられることを示
しており、そして紫外光線を比較的感じないこと
を示している。紫外領域付近の光線および短波長
の可視光線を感じ、そして赤外光線に対し透明で
ある放射光固体検出器をうることが望ましい。高
量子効率をもちそして比較的小さな光学活性領域
をもつこのような検出器がもし製造可能であるな
らば、このことは特にあてはまり、そしてこれは
高分解能光学装置に利用することができる。良好
な赤外光線(IR)透過特性はこの検出器を赤外
線検出器と関連して用いられることを可能にし、
フイルタのない高分解能光学装置と関連して用い
るのに適した同軸変換器がえられる。
最近、硫化カドミウムをベースとするシヨツト
キ障壁ダイオードが放射光線検出器として提案さ
れた。一般的にいえば、シヨツトキ障壁ダイオー
ドは半導体物質と金属接触体との間につくられた
接合ダイオードであつて、通常のPNダイオード
の場合のように、異つた形の半導体物質または異
つた形のキヤリアの間の接合ダイオードではな
い。硫化カドミウム基板の両面に配置されたオー
ム接触体および障壁接触体を有する白金・硫化カ
ドミウム・シヨツトキ障壁光検出器が先行技術に
おいて明らかにされている。この先行技術におけ
る検出器は、良好な赤外光線透過特性をもち、紫
外光線スペクトルにおいて高い量子効率を示して
いる。
(発明の目的と要約) 本発明により製造される検出器は、先行技術に
よる検出器よりも、製造法と組立法がより簡単で
ある。オーム接触体接続と障壁接触体接続が装置
の対向している面上にあるのではなく、新しい検
出器では2つの接触体が1つの面上にあるように
製造される。ホトレジストでつくられた有機絶縁
体層は硬い無機絶縁体層によつて置き換えられ
た。さらに、銅金属化体およびインジウム金属化
体は金金属化体、チタン金属化体、ニクロム金属
化体および他の金属化体によつて置き換えられ
た。これらの改良により、高速接合法による導線
の取付けが容易になる。この高速接合法は信頼性
のより高いものであり、そしてこの装置に電気的
接触体をつくるのに要する時間と困難さを減ら
す。さらに、装置全体の信頼性は増す。製造工程
において硫化カドミウム基板の表面上に補償層が
できるが、これはこの装置に過大電圧が加えられ
た時にこの装置を保護する。更に本発明にあつて
は、硫化カドミウム基板上に設けられる二酸化シ
リコンの絶縁体層を2層にすることにより、硫化
カドミウムと二酸化シリコンがうまく接合しない
ことによる問題点を解決し、もつて絶縁体層の信
頼性を保証している。
本発明により製造される検出器は、上表面およ
び下表面を有する硫化カドミウム基板と、前記基
板の前記上表面の上にあり赤外光線に対して実質
的に不透明である物質層を備えその中に第1中央
窓を有するように輪郭が定められた赤外線遮蔽体
と、前記赤外線遮蔽体を被覆しおよび前記第1中
央窓と同じ位置にあるがそれよりも少し小さい第
2中央窓をその中に有する第1絶縁体層と、前記
第2中央窓の中にありそしてその中にある基板部
分を完全に被覆しそして十分に薄くて紫外光線お
よび赤外光線に対して実質的に透明であるシヨツ
トキ障壁金属化層と、前記二酸化シリコンの第1
層の上にあり、かつ前記第1及び第2中央窓と同
じ位置で、それ等より僅かに小さな第3中央窓を
有する第2絶縁体層と、前記第1と第2絶縁体層
を通つて延びる側方窓と、前記基板の前記上表面
の上にあつて前記第3中央窓を通つて延長されて
おりおよび前記シヨツトキ障壁金属化層の大部分
を露出したままにしておく障壁接触体を構成する
装置と、前記基板の前記上表面の上にあつて前記
側方窓を通つて延長されているオーム接触体を構
成するための装置とを有する紫外光線および赤外
光線を検出するのに適したシヨツトキ障壁光検出
器がえられる。
本発明によるシヨツトキ障壁光検出器の製造方
法は、単結晶硫化カドミウムインゴツトから硫化
カドミウムの六方晶系結晶のC軸に垂直で互いに
実質的に平行な上平面と下平面とをもつたウエー
ハを切出すスライス工程と、平滑な上表面および
平滑な下表面を有する基板をつくるために前記ウ
エーハの前記上表面を研摩およびエツチングする
工程と、前記基板の前記上表面の上に、赤外光線
に対し実質的に不透明明である物質層を備え、そ
の中に第1中央窓を有する赤外線遮蔽体を被着す
る工程およびその輪郭を定める工程と、前記赤外
線遮蔽体の上に、前記第1中央窓と同じ位置にそ
れより僅かに小さな第2中央窓を有する二酸化シ
リコンの第1層を被着する工程およびその輪郭を
定める工程と、前記第2中央窓の中の前記基板部
分を完全に被覆するように、および紫外光線およ
び赤外光線に対し実質的に透明である程度に十分
薄いシヨツトキ障壁金属化層を被着する工程およ
びその輪郭を定める工程と、二酸化シリコンの前
記第1層及び前記シヨツトキ障壁金属化層の上に
二酸化シリコンでつくられた第2絶縁体層を被着
する工程と、 前記第2絶縁体層内で、前記第1及び第2中央
窓と同じ位置にそれ等より僅かに小さな第3中央
窓をつくる工程と、赤外光線に対して実質的に不
透明である前記赤外線遮蔽体内の物質層まで前記
第1絶縁体層および前記第2絶縁体層を通つて延
びている側方窓をつくる工程と、前記基板の前記
上表面の上で前記第3中央窓を通して延長され、
そして前記シヨツトキ障壁金属化層の大部分を露
出したままにしておく障壁接触体と、および前記
基板の前記上表面の上で前記側方窓を通して延長
されているオーム接触体とを被着する工程および
その輪郭を定める工程と、 の各工程を含む。
更に、具体的には、赤外線遮蔽構造体が、研摩
されそして損傷のない硫化カドミウム基板の上表
面の上に、まずつくられる。この赤外線遮蔽構造
体は、2つの薄いチタンの層(厚さ約300オング
ストローム)の間にはさまれた、赤外光線に対し
て不透明な金の層(厚さ約1500オングストロー
ム)で構成されることが望ましい。チタン層は接
合(ボンド)剤として働く。赤外線遮蔽構造体は
一般に四角形にその輪郭が定められ、光学的に活
性な領域となる基板の小さな中央部分を露出して
残す。二酸化シリコンの比較的厚い層(約5000オ
ングストロームの厚さであることが望ましい)が
赤外線遮蔽構造体を被覆し、それでその上に沈着
すなわち被着される層の短絡を防ぐ。二酸化シリ
コン絶縁体層の中にエツチングにより2つの窓が
つくられる。1つの窓は基板の中央の光学的に活
性な領域と一致し、そして他の窓はこの領域の側
方にあつて、そこには後でオーム接触体がつくら
れる。また、二酸化シリコン層は、薄い層と厚い
層の2層で構成される。
シヨツトキ障壁金属化層は基板の上に直接に沈
着された白金の非常に薄い層であることが望まし
く、そしてそれは二酸化シリコン層内の中央窓を
完全に被覆している。タングステン、ニクロムま
たは金のような金属でつくられることが望ましい
境界層は白金層の周縁の上にあり、そして障壁接
触体金属化層がシヨツトキ障壁の性質に影響しな
いようにする。
障壁接触体金属化層はチタン接着層と金の層で
つくられることが望ましい。金の層の厚さは電気
メツキにより約30000オングストロームまで増加
される。オーム接触体が障壁接触体と同時につく
られる。中央窓と同時に二酸化シリコン層をエツ
チングすることによりつくられる第2窓により、
オーム接触体金属化層が赤外線遮蔽構造体に接触
する。赤外線遮蔽構造体は、その下のチタン接着
層により、硫化カドミウム基板にオーム接触をす
る。金導線が、熱圧着接合または熱音波接合によ
り、オーム接触体および障壁接触体の金部分の上
表面に接合される。
まず、本発明の理解を助ける第1参考例の構成
のいろいろな段階が第1図〜第9図、第10A図
および第10B図に示されている。この検出器の
全体の構造は第10B図に最もよく示されてい
る。この検出器は四角形の平板状の硫化カドミウ
ム基板30を有している。この基板30はその上
に直接に沈着された小さな四角形の赤外線遮蔽構
造体32を有し、および点線で示された外側周縁
を有している。二酸化シリコンの絶縁体層34が
この赤外線遮蔽構造体を覆つている。薄いシヨツ
トキ障壁金属層36が、絶縁された赤外線遮蔽構
造体によつて取囲まれた中央の光学活性領域内の
硫化カドミウム基板の上に、直接沈着される。オ
ーム接触体38および障壁接触体40は、それぞ
れ、二酸化シリコン絶縁体層内の別々の窓を通し
て、赤外線遮蔽構造体および境界層リング42a
(第10A図)に接触する。第10A図および第
10B図に示されているように、障壁構造体40
はほぼ円筒状の構造を有している。この障壁接触
体は絶縁体層の中央の窓の中に存在し、大部分の
シヨツトキ層36が露出している。1対の突出部
44がこのリングの両側にある。金導線46,4
8が、それぞれ、オーム接触体38および障壁接
触体40に取付けられる。導線48は障壁接触体
の突出部44の1つに取付けられる。
第10A図および第10B図に示された検出器
はマイクロ電子装置であることに注意すべきであ
る。例えば、絶縁体層34の一辺の大きさは0.93
ミリメートル(0.038インチ)であり、そしてシ
ヨツトキ障壁金属層36の被覆されていない部分
の直径は0.1ミリメートル(0.004インチ)であ
る。すべての図面において、示された実施例の構
造を理解しやすくするために、いろいろな層の相
互の大きさは変形されている。第2図〜第9図お
よび第12図〜第19図においてもまた、はつき
りさせるために、いろいろな層の高さが中央の窓
の中に示されていない。
第1参考例のモノリシツク構造とその製造工程
を、第1図〜第9図および第10A図を参照し
て、詳細に説明する。1つの半導体ウエーハの上
に、5×5マトリツクスのような適当なアレイ
に、複数個の検出器が同時に製造されることが理
解されるであろう。適当な厚さ、例えば1ミリメ
ートル、のウエーハが、例えばイーグル・ピチヤ
社またはクリーブランド・クリスタル社から市販
されている硫化カドミウムの単結晶インゴツトか
ら裁断してえられる。このような物質はN形物質
であつて、抵抗率は1〜20オームcm、障壁濃度は
1015〜1016cm-3、キヤリア移動度は少なくとも200
cm2V-1sec-1である。ウエハをインゴツトから切
出すときの望ましい方向は、第1図に示されてい
るように、六方晶系の結晶のC軸がウエハの表面
に垂直である方向である。このウエハは検出器の
硫化カドミウム基板30となる。今後、参照番号
30はウエハおよび基板のいずれをも示すものと
して用いられるであろう。このウエハは塩酸溶液
によつてエツチされ、このウエハの正方位面およ
び負方位面、すなわち、イオウ多量面およびカド
ミウムの多量面(第1図をみよ)をそれぞれ同定
する。このウエーハ30は工作取付具に取付けら
れ、そして適当な厚さ、例えば約0.50ミリメート
ル(0.020インチ)〜約0.74ミリメートル(0.030
インチ)、まで平らに研磨される。硫化カドミウ
ム基板30の厚さ、すなわち、ウエーハの厚さは
この範囲をかなり越えて変動しても、検出器の光
起電力特性に影響しない。研磨を行なうために、
ウエーハが研磨用保持器の上に取付けられ、そし
て従来の回転研磨板の上に置かれる。マイクロ・
オイルNo.1中の5ミクロン アルミナ粒子のような研磨剤が30秒毎に供給さ
れる。このウエーハは平行な表面をうるために両
面を研磨することができ、そして所要の厚さがえ
られるまで研磨を続けることができる。
この研磨工程の後、このウエーハは回転する車
輪に取付けられたフエルトのような研磨布で研磨
される。最初の研磨は1ミクロンダイヤモンド研
磨剤で行なわれ、最終研磨は1/4ミクロン研磨
剤で行なわれる。研磨を実行するために用いられ
る工作取付具は、以前に用いられた研磨剤による
汚染を防ぐために、1つの研磨と次の研磨との間
に清掃されることが望ましい。この検出器の各種
の層はこの上表面にだけ沈着されることがわかる
であろう。したがつて、下表面を研磨する工程は
行なう必要がない。
ウエーハを最終的に完成するためにエツチング
研磨が行なわれる。このエツチング研磨により、
このウエーハの上表面から単結晶でない硫化カド
ミウムを除去し、そしてこの表面を事実上損傷の
ない平滑で鏡のような面に仕上げる。エツチング
液を保持するために、側壁を備えた車輪が用いら
れる。エツチング液の活性成分は硝酸または塩酸
である。エツチング研磨の後、このウエーハはす
すがれ、そして清浄にされ、そして乾燥される。
ウエーハ30が完成すると、それは受具の上に
取付けられる。この受具は、容易に取扱えるため
に、典型的には25×25×0.78ミリメートル(1×
1×0.032インチ)のスライドガラスである。ウ
エーハを取付けたスライドガラスが従来の真空蒸
着装置の中に置かれる。これから後の記載の中心
は硫化カドミウム・ウエーハの上に1個の検出器
をつくることである。複数個のこのような検出器
がこのウエーハの上の離れた別々の位置に同時に
つくられることがわかるであろう。
真空蒸着装置の中で、赤外線遮蔽構造体32
(第2図)をつくるために、いろいろな物質の層
が硫化カドミウム基板30の上に沈着される。沈
着温度は、沈着される金属の種類によつて、約20
℃〜約275℃の範囲である。赤外線遮蔽構造体は
硫化カドミウム基板の上表面につくられる。この
上表面はウエーハのカドミウム多量面に選ばれ
る。赤外線遮蔽構造体は赤外線に対し不透明な金
の層50とそれをはさんでいる2つの薄い粘着金
属層52とで構成されることが望ましい。金の層
の厚さは約500オングストロームから約10000オン
グストロームであることができる。層50が金で
つくられる時、その厚さは1500オングストローム
であることが望ましい。接着金属はチタンである
ことが望ましいが、しかしそれはまたアルミニウ
ム、マグネシウム、ジルコニウム、ハフニウムま
たはこれらを組合わせた合金であることができ
る。金の層が比較的薄いチタンの層ではさまれる
ことが望ましい。このチタンの層の厚さはそれぞ
れ約50オングストロームから約5000オングストロ
ームであることができ、望ましい厚さは300オン
グストロームである。
従来の光食刻技術が用いられ、赤外線遮蔽構造
体を構成する3個の金属が同一の四角形をもちそ
して中央に丸い窓54(第2図)をもつ。この窓
は光学的に活性な領域であつて、赤外線はこの領
域を通る。
赤外線遮蔽構造体の概要が定められた後、この
ウエハはスパツタリング装置の中に置かれ、そし
て二酸化シリコンの層が沈着されて、絶縁体層3
4(第3図)がつくられる。適当なスパツタリン
グ装置の1つはバルツアのハイ・バキユーム社に
よつて製造されている。二酸化シリコン絶縁体層
は赤外線遮蔽構造体を被覆する。その厚さは約
500オングストローム〜20000オングストロームで
あるが、望ましい厚さは約5000オングストローム
である。
望む絶縁体層パターンを得るために、従来の光
食刻技術が用いられる。絶縁体層(第10B図)
は一般に四角形をしており、そしてそれを貫通す
る第1窓および第2窓を有している。第1窓56
(第3図)は赤外線遮蔽構造体32の第1窓54
(第2図)の位置と全体の形に対応する。ただし、
窓56は窓54より少し小さい。換言すれば、第
2中央窓56は第1中央窓54と一致している
が、少し小さい。両方の窓の形は円形である。第
2図および第3図からわかるように、絶縁体層3
4は窓54を定める赤外線遮蔽構造体の内側端を
被覆しており、そして硫化カドミウム基板30と
接触している。絶縁体層34内につくられた第2
窓58(第3図)は第1窓から離れた位置にあ
り、そして後で記載されるようにそこにオーム接
触体38(第10B図)がつくられる。窓58を
つくるために絶縁体層34をエツチングするさ
い、層52の上の層の一部分が除去される。
スパツタリングは硫化カドミウム基板の上表面
に損傷を生じさせ、この損傷は検出器に特に悪い
影響を与える。この損傷は、このウエーハを適当
な温度で予め定められた時間、例えば、約275℃
の温度で15分間、焼鈍することによつて除去され
る。
焼鈍の後、ホトレジストの薄い層が、シヨツト
キ障壁金属化のため、リフト・オフ・マスク
(lift−off mask)60(第4図)として用いら
れる。このリフト・オフ・マスクは中央窓56と
絶縁体層34の内側肩部62以外のウエーハ部分
を被覆する。このリフト・オフ・マスクをつくる
ために、ホトレジスト層がウエーハの全表面上に
沈着される。それから、このホトレジストを残す
べきである領域がマスクされ、そして紫外光線で
露光される。それから、この露光されたホトレジ
スト物質が現像され、そして化学的に溶解され
て、中央窓56と肩部分62が露出する。
リフト・オフ・マスクがつくられた後、このウ
エーハは従来の真空装置の中に入れられ、そこで
2つの金属化層が、電子ビーム蒸着により、ウエ
ーハの全表面に沈着される(図示されていない)。
それから、このウエーハの表面上にアセトンのジ
エツト流を吹きつけることにより、ホトレジス
ト・リフト・オフ・マスク60が溶解される。こ
のことはまた、第5図に示されているように、ホ
トレジスト・リフト・オフ・マスクの中央窓の中
以外の2つの金属化層を除去する。第5図におい
て、これらの2つの金属化層の下の量の一部分は
基板30の上に直接乗つていて、シヨツトキ障壁
金属化層36である。これらの2つの層の中の上
の層は境界層42である。窓56(第4図)内の
基板の露出した全領域が層36で被覆されるとい
うことが重要である。したがつて、リフト・オ
フ・マスクは、窓56と肩部分62の両方を被覆
しないで残すように、輪郭が描かれる。このため
に、肩部分62の上に、1対のリング状の層3
6′および42′(第5図)ができる。後で記載さ
れるように、境界層42の中央部分がエツチング
で除去され、そしてその周縁部分42a(第9図)
が残されて、金属36と硫化カドミウム基板30
との間の接合のところにつくられたシヨツトキ障
壁の性質に障壁接触金属化が影響しないようにさ
れる。
シヨツトキ障壁金属層36は白金、金、イリジ
ウムまたはこれらをいろいろに組合わせた合金で
つくることができる。層36は、紫外光線と赤外
光線の両方に対し十分透明であるように、十分薄
くなければならない。
例えば、層36が白金でつくられている場合、
その厚さは約5オングストローム〜約50オングス
トロームまでであることができ、そして望ましい
厚さは15オングストロームである。この白金の厚
さは、タリステツプIプロフイロメータ
(talystep I profilometer)で測定されると
き、プラスまたはマイナス5オングストロームま
で制御される。
境界層42は金、タングステン、ニクロム、イ
リジウム、レニウム、パラジウム、ロジウムまた
はこれらをいろいろに組合わせた合金でつくるこ
とができる。層42は金でつくられることが望ま
しく、その厚さは約100オングストローム〜約300
オングストロームである。層36と層42の両方
を、どの場合にも、同じ金属でつくることはでき
ない。
次に、ウエーハ30は再び真空装置の中に入れ
られ、そこで適当な温度にまで加熱される。この
温度は用いられるオーム接触体金属化層および障
壁接触体金属化層の形により違うが、約20℃〜約
235℃の間である。ウエーハの望ましい加熱温度
は約175℃である。それから、このウエーハの全
表面上に厚さが約50オングストローム〜5000オン
グストロームの接触体接着層66が沈着される。
この接着層の望ましい厚さは約300オングストロ
ームである。この接触体接着層は、ニクロム、ク
ロムまたはタングステンでつくることもできる
が、チタンでつくることが望ましい。真空装置の
中になおある間に、いま沈着された接触体接着層
の上に、接触体金属化層68(第6図)が沈着さ
れる。この接触体金属化層は金またはアルミニウ
ムでつくることができる。この接触体金属化層6
8は金でつくられることが望ましく、その厚さは
約1000オングストローム〜約2000オングストロー
ムである。
このウエーハが真空装置から取出され、そして
その全表面がホトレジストの層で被覆される。適
当な反転像がこのホトレジスト層の上につくら
れ、それで一対の接触体パツド70および72
(第7図)がウエーハに電気メツキされ、それら
でそれぞれオーム接触体38および障壁接触体4
0がつくられる。
パツド70は側方窓58を完全に埋めており、
そしてこのパツドは接触体金属化層68の1対の
段差のある層部分68aおよび68bに接合され
た表面を有している。パツド72は、中央窓36
表面内にあり層68の1対の段差のある層部分6
8cおよび68dに接合された下円筒部分を有し
ている。
パツド70および72は接触体金属化層68と
同じ種類の金属でつくられる。望ましい金属の種
類は金であり、パツド70の厚さと層部分68a
の厚さの合計またはパツド72の厚さと層部分6
8cの厚さの合計が約50000オングストロームに
なるまで、電気メツキにより厚くされる。
前記電気メツキの後、ホトレジスト層が除去さ
れ、そして第8図に示されているように、接触体
金属化層66のうち電気メツキされたパツド70
および72の下にない部分がエツチングにより除
去される。次に、第9図に示されているように、
接触体接着層66のパツド70および72の下に
ない部分がエツチングにより除去される。このこ
とにより、オーム接触体38と障壁接触体38が
互に隔離されて残る。したがつて、第8図と第9
図を一緒にみれば、完成したオーム接触体38は
層部分66a,66b,68aおよび68bとパ
ツド70で構成されることがわかる。同様に、完
成した障壁接触体40は層部分66c,66d,
68cおよび68dとパツド72で構成されるこ
とがわかる。最後に、境界層42のパツド72の
下にない部分(第8図)はエツチングにより除去
され、第9図に示されているように、シヨツトキ
障壁金属層36が露出される。この境界層の残つ
た境界層リング42a(第9図)はシヨツトキ層
36の周縁の上にある。この境界層リングは、チ
タンであることが望ましい接触体接着層部分66
cが層36と硫化カドミウム基板との間につくら
れるシヨツトキ障壁の性質に影響を与えないよう
にする。境界層リング42aは絶対必要というわ
けではなく、接触体接着層66が層66cとシヨ
ツトキ障壁金属層36との間にオーム形接触体を
つくらない金属でできている場合には、無くても
よい。
次に、このウエーハが、研磨用の工作取付台
に、面を下にして取付けられる。すなわち、この
ウエーハの処理されていない下表面を上にして取
付けられる。これは、ウエーハの上表面上に沈着
されてきたいろいろな層の物質に損傷を与えない
ために必要なことである。したがつて、研磨用取
付台の金属部分とこの検出器が接触しないよう
に、工作取付台にある量のワツクスが用いられ
る。ウエーハの下表面が適当な厚さ、例えば0.15
ミリメートル(0.006インチ)の厚さまで研磨さ
れ、そして下表面は上表面を研磨したときに記載
したのと同じようにして研磨される。この下表面
研磨工程は、例えば、硫化カドミウム基板の下表
面上にオーム接触体をつくるための層が沈着され
る場合とか、この装置がサンドイツチ形検出器に
おいて用いられる時といつた場合にだけ必要であ
る。さらに、基板の最終的な厚さは重要ではな
い。最終的な厚さが限定されるのは、完成した検
出器が比較的平らなチツプの形につくられること
が要求されている場合である。
ウエーハの下表面が研磨された後、このウエー
ハが工作取付台から取はずされ、そして清浄にさ
れ、乾燥される。適当な清浄段階と乾燥段階は米
国特許第4000502号に記載されている。この検出
器は赤外線遮蔽構造体32にピンホールがないか
検査される。このようなピンホールはないことが
望ましい。それはこのようなピンホールがある
と、中央窓56以外の位置で硫化カドミウム基板
を通る外部光線が入るからである。このことは、
この検出器がUV/IRサンドイツチ構造体におい
て用いられる時、硫化カドミウム基板の下に置か
れた赤外線検出器の正しい動作を妨げるであろ
う。
このウエーハは基台の上に取付けられ、そして
適当な鋸と研磨剤を用いて個々の検出器に分割さ
れる。1つの適当な鋸はサウス・ベイ・テクノロ
ジによつて製造されている。この鋸は約0.12ミリ
メートル(0.005インチ)の直径をもつ刃を有し
ている。研磨スラリはグリセリンと水の中の5ミ
クロンのアルミナ粉末で構成することができる。
最後に金導線46および48(第10A図)
が、熱圧着接合または熱音波接合により、それぞ
れオーム接触体38および障壁接触体40に接合
される。導線をこのように高速で接合する装置は
市販されており、そしてこの高速接合はオーム接
触体と障壁接触体の両方が基板の同じ側面上にあ
るときに可能である。それぞれの接触体に導線を
固定するのに、導電性エポキシ接合剤を使う必要
がない。熱圧着接合法を用いると導線の端部にき
のこ形拡大部分ができるが、これは金が接触体金
属化体として用いられたとして金接触体パツド7
0および72への接合を確実なものとする。第1
0A図には、中央窓56のまわりの層42a,6
6cおよび68cの立面図が示されている。
検出器のいろいろな層を堆積する前記工程の結
果、基板30の上表面の近くに補償層76(第1
0A図)ができる。この補償層の下境界平面が、
第10A図において、点線で示されている。この
補償層は、この検出器に過大電圧が加えられた
時、この検出器を保護するアバランシエ領域を構
成する。このことは、プローブ、ヘツダ等を通し
てこの装置に人が触れた時に起こる静電気の放電
のさいに生ずることがある。保護されていない検
出器では、絶縁体層34の両側に数百ボルトの電
圧が生ずることがある。このような電圧は絶縁体
に誘導体破壊を誘発し、そして検出器に永久的損
傷を与える原因となる。補償層76があると、電
界が絶縁体層内で成長するよりも速く、硫化カド
ミウム基板内で電界が生成する。硫化カドミウム
基板内の電界がある閾値を越えると、アバランシ
エ効果により、半導体基板内に導電路がつくられ
る。この電圧が放電すると電流は止み、検出器に
対する永久的損傷は生じない。
第11図は本発明の第2参考例であるサンドイ
ツチ形UV/IR検出器を示している。この検出器
の上部分はいま記載した第10A図および第10
B図のUV検出器の第1実施例である。この
UV/IR検出器の下部分は、適当なPN接合光電
池ダイオードの形をしたIR検出器である。この
適当なダイオードの1つはインジウム・アンチモ
ン半導体物質を用いたものである。IR検出器7
8はUV検出器の下表面のすぐ近くに配置される
ことが望ましい。換言すれば、IR検出器を構成
するP形半導体物体とN形半導体物体がUV検出
器の硫化カドミウム基板の下表面に直接に接合さ
れない。UV検出器の赤外線遮蔽構造体32はIR
検出器78の側端より広く延長されていることが
望ましく、したがつて、このIR検出器はUV検出
器の中央窓56を透過した赤外光線のみを受取
る。
次に、本発明の実施例を第12図−第21図を
用いて、詳細に説明する。
二酸化シリコンは硫化カドミウム表面とはうま
く接合しないということはよく知られている。第
12図〜第20図に示された本発明はこの問題を
解決し、それによつて、絶縁体層の信頼性が保証
される。第1図〜第21図のすべての図面におい
て、特に記載する場合を除き、類似の部品には同
じ参照番号がつけられている。本発明の製造工程
の最初の段階は第1図および第2図のところで記
載した工程段階と同じである。赤外線遮蔽構造体
がつくられた後、ウエーハがスパツタリング装置
の中に入れられ、そこでウエーハが予熱され、そ
して厚さが約1000オングストロームの比較的薄い
二酸化シリコンの第1層80(第12図)がこの
ウエーハの全表面を被覆するように沈着される。
それから、この層が光食刻法を用いてパターンに
つくられ、第1実施例のところで記載した第1窓
56がつくられる。スパツタリング工程により硫
化カドミウム基板に生じた損傷は、再び、このウ
エーハを約275℃の温度で約15分間焼鈍すること
により除去される。
この焼鈍後、シヨツトキ障壁金属層36と境界
金属化層42が、第13図および第14図に示さ
れているように、沈着されそして輪郭が定められ
る。この工程は第4図および第5図に示された工
程と同様である。
次に、このウエーハが再びスパツタリング装置
の中に入れられ、そして厚さ約4000オングストロ
ームの比較的厚い二酸化シリコンの第2層82
(第15図)が、二酸化シリコンの第1層80の
上に沈着される。この第2絶縁体層82の輪郭を
定めて第1窓56および第2窓58をつくるため
に、光食刻法が再び用いられる。けれども、この
場合には、二酸化シリコンの第1層80がエツチ
ングされた窓よりも、二酸化シリコンの第2層は
少し小さな活性領域窓56′を与えるように輪郭
が定められる。窓58をつくるために、絶縁体層
80および82と層52の上の層の両方の一部分
が1回のエツチング段階により除去される。
接触体接着層66および接触体金属化層68
が、第1実施例の第6図のところで記載したのと
同じようにして、このウエーハの上に沈着され
る。(第16図)第17図に示されているように、
接触体パツド70および72が電気メツキにより
つくられる。第1実施例のときと同じようにし
て、第18図および第19図に示されているよう
に、層66および68の接触体パツド70および
72の下にない部分が次々にエツチングにより除
去される。このことにより、オーム接触体38と
障壁接触体40が互に隔離される。第19図に示
されているように、境界層42の露出した部分の
中央窓56内の部分がエツチングにより除去さ
れ、境界層リング42aが残る。
最後に、第20図に示されているように、金導
線46および48が、第1実施例において行つた
ように、熱圧着接合または熱音波接合により、オ
ーム接触体38および障壁接触体40に接合され
る。第1実施例のところで記載したのと同じよう
に、このウエーハの下面の処理、ウエーハを裁断
して個々の検出器装置にすること、そしてこの個
個の検出器を検査して完成する。
本発明の提案された実施例が記載されたが、そ
の構造と工程の詳細について変更の可能であるこ
とは当業者には理解されるであろう。したがつ
て、本発明はこのような変更をもその範囲に含
み、特許請求の範囲によつてのみ限定されるもの
であると理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明の第1参考例による紫
外光線検出器の構成の各段階を示す一連の垂直断
面図。第10A図および第10B図は第1図〜第
9図までに示されたようにして構成され完成した
紫外光線検出器のそれぞれ垂直断面図および平面
図。これら図面はまた障壁接触体およびオーム接
触体への金導線の取付法をも示している。第11
図は本発明の第2参考例に従つて構成された紫外
光線/赤外光線検出器サンドイツチの垂直断面
図。第12図〜第19図までは、第1図および第
2図と一緒になつて、本発明の実施例に従つて紫
外光線検出器の構成の各段階を示す一連の垂直断
面図。第20図及び第21図は第1図、第2図お
よび第12図〜第19図までに従つて構成され完
成した紫外光線検出器の垂直断面図。この図面は
オーム接触体および障壁接触体に取付けられた金
導線も示している。 30……硫化カドミウム基板、32……赤外線
遮蔽構造体、34……絶縁体層、36……シヨツ
トキ障壁金属化層、40,72……障壁接触体装
置、38,70……オーム接触体装置、42……
境界層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単結晶硫化カドミウムインゴツトから硫化カ
    ドミウムの六方晶系結晶のC軸に垂直で互いに実
    質的に平行な上平面と下平面とをもつたウエーハ
    を切出すスライス工程と、 平滑な上表面および平滑な下表面を有する基板
    をつくるために前記ウエーハの前記上表面を研摩
    およびエツチングする工程と、 前記基板の前記上表面の上に、赤外光線に対し
    実質的に不透明である物質層を備え、その中に第
    1中央窓を有する赤外線遮蔽体を被着する工程お
    よびその輪郭を定める工程と、 前記赤外線遮蔽体の上に、前記第1中央窓と同
    じ位置にそれより僅かに小さな第2中央窓を有す
    る二酸化シリコンの第1絶縁体層を被着する工程
    およびその輪郭を定める工程と、 前記第2中央窓の中の前記基板部分を完全に被
    覆するように、および紫外光線および赤外光線に
    対し実質的に透明である程度に十分薄いシヨツト
    キ障壁金属化層を被着する工程およびその輪郭を
    定める工程と、 二酸化シリコンの前記第1層及び前記シヨツト
    キ障壁金属化層の上に二酸化シリコンでつくられ
    た第2絶縁体層を被着する工程と、 前記第2絶縁体層内で、前記第1及び第2中央
    窓と同じ位置にそれ等より僅かに小さな第3中央
    窓をつくる工程と、 赤外光線に対して実質的に不透明である前記赤
    外線遮蔽体内の物質層まで前記第1絶縁体層およ
    び前記第2絶縁体層を通つて延びている側方窓を
    つくる工程と、 前記基板の前記上表面の上で前記第3中央窓を
    通して延長され、そして前記シヨツトキ障壁金属
    化層の大部分を露出したままにしておく障壁接触
    体と、および前記基板の前記上表面の上で前記側
    方窓を通して延長されているオーム接触体とを被
    着する工程およびその輪郭を定める工程と、 の各工程を有するシヨツトキ障壁光検出器の製造
    法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記障壁接
    触体が前記基板の前記上表面と前記シヨツトキ障
    壁金属層との接合でつくられたシヨツトキ障壁の
    性質に影響を与えないために、前記障壁接触体を
    被着しおよびそのパターンを定める前に、前記障
    壁接触体と前記シヨツトキ障壁金属化層との間
    に、金、タングステン、ニクロム、イリジウム、
    レニウム、パラジウムおよびロジウムから成る材
    料群から選定された材料でつくられた境界層を被
    着する工程およびその輪郭を定める工程をさらに
    有することを特徴とする製造法。 3 特許請求の範囲第1項から第2項までのいず
    れかにおいて、前記障壁接触体および前記オーム
    接触体のおのおのに一対の金導線の端部を熱圧着
    により接合する工程をさらに有することを特徴と
    する製造法。 4 特許請求の範囲第1項から第3項までのいず
    れかにおいて、前記赤外線遮蔽体を被着しそして
    そのパターンを定める前記工程段階がチタン、ア
    ルミニウム、マグネシウム、ジルコンおよびハフ
    ニウムから成る群から選定された材料の第1層と
    第2層ではさまれた金の層の形成段階を有するこ
    とを特徴とする製造法。 5 特許請求の範囲第1項から第4項までのいず
    れかにおいて、前記シヨツトキ障壁金属化層がパ
    ラジウム、金およびイリジウムから成る群から選
    定された材料でつくられることを特徴とする製造
    法。 6 特許請求の範囲第1項から第5項までのいず
    れかにおいて、前記障壁接触体および前記オーム
    接触体がおのおののチタン、ニクロム、タングス
    テンおよびクロムから成る群から選定された材料
    でつくられた下層接触体接着層と、金およびアル
    ミニウムから成る群から選定された材料でつくら
    れた上層接触体パツドとを有することを特徴とす
    る製造法。 7 特許請求の範囲第1項から第6項までのいず
    れかにおいて、前記赤外線遮蔽体を被着しおよび
    その輪郭を定める前記工程段階が約50オングスト
    ロームから約5000オングステロームまでの厚さの
    チタンの第1層および第2層の間にはさまれた約
    500オングストロームから約10000オングストロー
    ムまでの厚さの金の層の形成段階を有することを
    特徴とする製造法。 8 特許請求の範囲第1項から第7項までのいず
    れかにおいて、前記シヨツトキ障壁金属化層が約
    5オングストロームから約50オングストロームま
    での厚さの白金でつくられることを特徴とする製
    造法。 9 特許請求の範囲第2項において、前記境界層
    が約100オングストロームから約300オングストロ
    ームまでの厚さの金でつくられることを特徴とす
    る製造法。 10 特許請求の範囲第1項から第9項までのい
    ずれかにおいて、前記障壁接触体および前記オー
    ム接触体を被着しそしてその輪郭を定める前記工
    程段階が、厚さが約50オングストロームから約
    5000オングストロームまでのチタンでつくられた
    接触体接着層を被着する工程と、厚さが約1000オ
    ングストロームから約2000オングストロームまで
    の金でつくられた接触体金属化層を接着する工程
    と、前記接触金属化層の上に前記絶縁体層の上ま
    で延長した金でつくられた障壁接触体パツドおよ
    びオーム接触体パツドを電気メツキする工程とを
    有することを特徴とする製造法。 11 特許請求の範囲第1項において、二酸化シ
    リコンの前記第1絶縁体層が二酸化シリコンの前
    記第2絶縁体層の厚さに比べて薄いことを特徴と
    する製造法。 12 特許請求の範囲第11項において、二酸化
    シリコンの前記第1絶縁体層の厚さが約1000オン
    グストロームであることと、二酸化シリコンの前
    記第2絶縁体層の厚さが約4000オングストローム
    であることを特徴とする製造法。 13 特許請求の範囲第1項から第12項までの
    いずれかにおいて、前記赤外線遮蔽体を被着しお
    よびその輪郭を定める工程段階が約1500オングス
    トロームの厚さをもつたチタンの第1層および第
    2層の間にはさまれた約1500オングストロームの
    厚さの金の層の形成段階を有することを特徴とす
    る製造法。 14 特許請求の範囲第1項から第13項までの
    いずれかにおいて、前記シヨツトキ障壁金属化層
    が厚さ約15オングストロームの白金でつくられて
    いることを特徴とする製造法。
JP61315933A 1980-03-07 1986-12-25 シヨツトキ障壁光検出器の製造方法 Granted JPS62216276A (ja)

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