JPH0638511B2 - 赤外線検出素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体を用いた赤外線検出素子の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｂＳｎＴｅ、ＩｎＳｂ等の半
導体結晶層は高感度の赤外線検出素子用材料として知ら
れており、これらを用いた素子に基本的には厚さ１０μ
ｍ程度の半導体結晶層に電極端子を形成し、その間の抵
抗変化を検出するよう構成されたものである。この赤外
線検出素子、例えばＨｇＣｄＴｅ結晶層を用いた赤外線
検出素子の従来の製造方法を示すと、その主要工程は以
下のようなものである。

まず第２図（ａ）に示すように、絶縁性基板１上にＨｇ
ＣｄＴｅ結晶層２を接着剤３により接着した後、第２図
（ｂ）のようにこれを研磨・エッチングによって所定の
厚さ、通常は１０μｍ程度に薄層化すると共にその端部
１１をなだらかにする。次に、第２図（ｃ）に示すよう
に基板１上に露出した不要の接着剤３を酸素プラズマに
よってエッチング除去する。これは、不要の接着剤を残
しておくと後で積層する電極膜の剥離やクラック発生に
よる断線を生じ易いためである。続いて、第２図（ｄ）
に示すように、ＨｇＣｄＴｅ結晶層２の感光部とする幅
Ｌの感光領域を設定するレジストパターン８を形成し、
これをマスクとしてＨｇＣｄＴｅ結晶層２の表面を軽く
エッチングした後、第２図（ｅ）に示すようにいわゆる
リフトオフ法によって電極材料である導電体膜１３を成
膜する。ここで結晶層表面を軽くエッチングするのは表
面に形成した酸化膜を除去するためである。次いで第２
図（ｆ）に示すように素子の外形を設定するフォトレジ
ストパターン１４をマスクとしてイオンミリングエッチ
ングを施すことで、第２図（ｇ）に示すように赤外線検
出素子が製造されたいた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このように作られた赤外線検出素子を液体窒素
温度に冷却して使用を重ねているうちに導通不良を生ず
るものがあり、調査した結果以下の問題点が判明した。

すなわち、従来の方法で製造した赤外線検出素子の結晶
層周辺端部を詳細に見ると、第３図（ａ）〜（ｄ）に示
される。第３図（ａ）のように、接着剤３の段差部で電
極の導電体膜１３が基板１からトンネル状に浮いた状態
となっており、この部分が冷却時のストレス等で断線し
たものであった。更に、このトンネル状の中空部１５は
以下のようにして形成されたものであった。

すなわち、（ｉ）接着剤の酸素プラズマによるエッチン
グ時に、第３図（ａ）に示すように接着剤層３がＨｇＣ
ｄＴｅ結晶層２の下までアンダーカットされる。（ii）
リフトオフのためのレジストパターン８を形成する時、
ポジ形レジストでは結晶層下は露光されないため現像後
に、第３図（ｂ）に示すように、レジスト残り７が生じ
る。（iii）続いて結晶層表面の酸化膜を除去するため
に軽くイオンエッチングする際にこのレジスト残り７が
露出し、その上に導電体膜１３が、第３図（ｃ）に示す
ように積層される。（iv）次いで、レジストパターン８
を除去する時、ないし、それ以後の工程で有機溶剤を使
用する際にレジスト残り７は溶け去り、第３図（ｄ）に
示す中空１５が形成される。

これらの工程で、レジストをネガ型とすればこうした問
題はないが、ネガ型レジストは使用後の剥離が容易では
なく、ＨｇＣｄＴｅ等の半導体結晶層を加工する場合に
は使用薬品、処理温度による劣化が問題となり使いにく
い欠点がある。

このように導電体膜が基板から遊離している状態は断線
を生じ易く、またそれに至らないまでも素子へ通電する
電流許容量を制限する等で、信頼性を大きく低下させて
いた。

本発明の目的は、このような中空部の発生をなくし、電
極の断線を防止した信頼性の高い赤外線検出素子の製造
方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の赤外線検出素子の製造方法は、液体窒素温度等
に冷却して使用されＨｇＣｄＴｅ結晶からなる赤外線検
出素子の製造方法において、紫外線を透過する絶縁性基
板上にＨｇＣｄＴｅ結晶層を接着剤により接着しその結
晶層を薄層化する工程と、前記基板上に露出した不要の
接着剤を除去する工程と、前記基板上にポジ型フォトレ
ジストを塗布した後に前記結晶層の上面側から感光領域
を設定したフォトマスクを介して露光すると共に、前記
基板の裏面から少くとも前記結晶層の周辺端部を露光し
た後、現像してフォトレジストパターンを形成する工程
と、このフォトレジストパターンをマスクとして前記結
晶層をイオンエッチングしてから導体膜を積層し、この
フォトレジストパターン上の導体膜をリフトオフして電
極端子を形成する工程と、素子の外形を設定するフォト
レジストパターンをマスクとしてこの素子の外形形状を
イオンエッチングにより形成する工程とを含むことを特
徴とする。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の赤外線検出素子の製造
方法の一実施例を工程順に示した断面図であり、基本的
には第２図に示した従来の方法と似ているが、主な差異
は、絶縁性基板として紫外線に対して透明なものを使用
すること、及び第２図（ｄ）に示したリフトオフ工程の
際のフォトレジストパターンの形成方法にある。従って
このリフトオフ用のフォトレジストの形成工程を中心
に、ＨｇＣｄＴｅを用いた場合を説明する。

まず、紫外線を透過する絶縁性基板１上にＨｇＣｄＴｅ
結晶層２を接着剤３により接着し、これを薄層化した
後、不要の接着を酸素プラズマによりエッチング除去す
る。ここまでは、基板として紫外線が透過するものを使
用する点を除けば、第２図（ａ）〜（ｅ）と全く同じで
ある。次にリフトオフ用レジストパターン形成工程とし
て、まず従来と同様に、第１図（ａ）に示すようにポジ
型フォトレジスト４を塗布する。この時、接着剤３はＨ
ｇＣｄＴｅ結晶層２よりも内側にアンダーカットされて
おり、フォトレジストはそのオーバーハング部にも入り
込む。続いて、従来と同様に、第１図（ｂ）に示すよう
に素子の感光領域をおおうフォトマスク５を介してＨｇ
ＣｄＴｅ結晶層２の上面側から紫外線９により露光を行
なう。これによりフォトレジスト４は露光された部分６
が現像の際に溶けるように変化するが、ＨｇＣｄＴｅ結
晶層２のオーバーハング部の直下のフォトレジスト７は
露光されないまま残り、この残りが信頼性の低下をひき
おこしていた。

本実施例では続いてこれを除去するため、第１図（ｃ）
に示すように、基板１の裏面から全面に紫外線露光を行
なう。この時、オーバーハングの未露光であったレジス
ト７は基板１を透過した紫外線によって露光され、一
方、感光領域を設定するためのリフトオフ用レジストパ
ターン８はＨｇＣｄＴｅ結晶層２が紫外線をさえぎるた
め、影響はされない。この後に従来と同様に現像処理す
ることで、第１図（ｄ）に示すように結晶層２のオーバ
ーハング部のレジスト残りのない所定のリフトオフ用レ
ジストパターンが形成される。

以後の工程は、第２図に示した従来の方法と同様に行な
う。すなわち、第２図（ｄ）から（ｇ）に示した方法と
同様に、いわゆるリフトオフ法によって電極材料である
導電体を形成し、ついでイオンミリングエッチングによ
って形状加工を行ない、赤外線検出素子が得られる。こ
うして得られた素子は、従来の素子が電極導電体膜が基
板から遊離して断線等による信頼性の低下を招いていた
のに対し、その原因である結晶層オーバーハング部の未
露光フォトレジストを除去しているため、そうした問題
のない信頼性の高い素子となっている。

尚、以上の実施例で、基板の裏面からの紫外線露光を全
面に行なっているが、本質的には結晶層のオーバーハン
グが形成される結晶層周辺部を露光しさえすればよい。
全面に露光するのは特にマスクを必要とせず最も簡単な
ためであるが、その場合には結晶層のない部分のフォト
レジストはすべて除去されてしまうため、例えば結晶層
外に以後のマスク露光のための目合せ用マークを設ける
場合等では、その部分をおおうようにして露光すること
が必要である。

また、この実施例では半導体結晶層としてＨｇＣｄＴｅ
を用いているが、これはＰｂＳｎＴｅやＩｎＳｂでも全
く同様である。また、基板としては、紫外線を透過しか
つ熱伝導性のよいものとしてサファイアが通しており、
フォトレジストとしてはシプレー社のマイクロポジット
等の通常のポジ型レジストであればよい。更に導電体膜
としてはＣｒとＡｎの積層ないしはＩｎやＡｌ等が適し
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、リフトオフ用の
レジスト用のレジストパターンの形成時に、半導体結晶
層下の未露光のフォトレジストを基板裏面から露光し除
去することができるのでその上に積層される導電体膜が
基板から遊離するようなことがなく、断線しにくい、信
頼性の高い赤外線検出素子を製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例のリフトオフ
レジストパターン形成工程を工程順に示す断面図、第２
図（ａ）〜（ｇ）は従来の製造方法を工程順に示す断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図の製造方法のリフト
オフ工程を工程順に示す断面図である。 １……紫外線を透過する絶縁性基板、２……ＨｇＣｄＴ
ｅ結晶層、３……接着剤、４……フォトレジスト、５…
…フォトマスク、６……露光された部分のフォトレジス
ト、７……結晶層下のフォトレジスト、８……リフトオ
フ用レジストパターン、９……紫外線、１１……結晶層
の端部、１３……電極の導電体膜、１４……フォトレジ
ストパターン、１５……中空部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体窒素温度等に冷却して使用されＨｇＣ
   ｄＴｅ結晶からなる赤外線検出素子の製造方法におい
   て、紫外線を透過する絶縁性基板上にＨｇＣｄＴｅ結晶
   層を接着剤により接着しその結晶層を薄層化する工程
   と、前記基板上に露出した不要の接着剤を除去する工程
   と、前記基板上にポジ型フォトレジストを塗布した後に
   前記結晶層の上面側から感光領域を設定したフォトマス
   クを介して露光すると共に、前記基板の裏面から少くと
   も前記結晶層の周辺端部を露光した後、現像してフォト
   レジストパターンを形成する工程と、このフォトレジス
   トパターンをマスクとして前記結晶層をイオンエッチン
   グしてから導体膜を積層し、このフォトレジストパター
   ン上の導体膜をリフトオフして電極端子を形成する工程
   と、素子の外形を設定するフォトレジストパターンをマ
   スクとしてこの素子の外形形状をイオンエッチングによ
   り形成する工程とを含むことを特徴とする赤外線検出素
   子の製造方法。