JPH10190018A - バイスペクトラル電磁波検出器 - Google Patents

バイスペクトラル電磁波検出器

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JPH10190018A
JPH10190018A JP9366561A JP36656197A JPH10190018A JP H10190018 A JPH10190018 A JP H10190018A JP 9366561 A JP9366561 A JP 9366561A JP 36656197 A JP36656197 A JP 36656197A JP H10190018 A JPH10190018 A JP H10190018A
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JP9366561A
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Pascal Krapf
パスカル・クラプフ
Eric Costard
エリツク・コスタール
Philippe Bois
フイリツプ・ホワ
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
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    • HELECTRICITY
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    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14649Infrared imagers
    • H01L27/1465Infrared imagers of the hybrid type
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続する二つの信号を単一のコンタクトで供
給して画素をアドレスする検出器の接続構成を提供す
る。 【解決手段】 本開示は、バイスペクトラル電磁波検出
器に関し、共通層によって分離され、異なる波長に対し
て感応性の少なくとも一つの第一の被覆平面アクティブ
検出器エレメントおよび少なくとも一つの第二の被覆平
面アクティブ検出器エレメントと、前記第一および第二
の検出器エレメントに共通に接続された第一の接続手
段、前記第一の検出器エレメントに接続された第二の接
続手段、および前記第二の検出器エレメントに接続され
た第三の接続手段と、各接続手段に制御電圧を連続的に
印加する手段と、前記第一の接続手段に接続された、制
御電圧が印加されるごとに光伝導電流を検出する手段を
含む。本発明は、波長の異なる2バンドの電磁波の検出
を必要とする用途に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波検出器に関
し、具体的には、光伝導体ベースのバイスペクトラル検
出器に関する。
【0002】本発明は、バイスペクトラル検出マトリク
スの製造に有利に適用できる。
【0003】
【従来の技術】二つのスペクトルバンドの放射を検出す
る検出システムは、物体の識別や認識などの用途に使用
される。物体の熱放射を、二つのスペクトルバンドで測
定することによって、その物体の温度や、測定者からの
距離を推定することができる。この二つのスペクトルバ
ンドは、単一スペクトル画像から得られる情報に比べ追
加の情報を表現する。二つの波長を検出することができ
る量子井戸検出器の一例が、フランス特許出願第92
08384号に記載されている。
【0004】集積化した2バンド検出器は、一つの焦点
面内の各画素に両バンドからの情報を提供し、したがっ
て、システム全体の重量、電力、コストを低減させる。
さらに、このような検出器を同一焦点面に集積化するの
に、光学アライメントは一切必要ない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明に基づく集積2バンド検出器は、基板上
に重ね合わされた二層のアクティブ層および三層の電気
コンタクト層を含む(図1)。アクティブ層D1の信号
は、コンタクトC1とCcの間に集められ、アクティブ
層D2の信号はC2とCcの間に集められる。しかし、
ハイブリッド技術では、各アクティブ層の独立した二つ
のコンタクトを小さな画素上に設けることができない。
本発明は、連続する二つの信号に単一のコンタクトを供
給して画素をアドレスする、このような検出器の接続構
成を提案する。
【0006】したがって本発明は、光伝導体を基礎とす
る電磁波検出器に関し、該検出器は、 −共通層によって分離され、異なる波長に対して感応
性の少なくとも一つの第一の被覆平面アクティブ検出器
エレメントおよび少なくとも一つの第二の被覆平面アク
ティブ検出器エレメントと、 −前記第一および第二の検出器エレメントに共通に接続
された第一の接続手段、前記第一の検出器エレメントに
接続された第二の接続手段、および前記第二の検出器エ
レメントに接続された第三の接続手段と、 −各接続手段に制御電圧を連続的に印加する手段と、前
記第一の接続手段に接続された、制御電圧が印加される
ごとに光伝導電流を検出する手段とを含む。
【0007】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下の好ましい実施形態の説明を読むこ
とによって明白となろう。
【0008】
【発明の実施の形態】図1aの簡略図に示すとおり、本
発明に基づく検出器は基板上に載置された、 −コンタクト層C2 −アクティブ光伝導層D2 −共通コンタクト層Cc −アクティブ光伝導層D1 −コンタクト層C1 を有する。
【0009】アクティブ光伝導層D1、D2は、光伝導
性材料の層でよい。これらは、量子井戸検出器からなる
層の積層の形態で実施することもできる。二つのアクテ
ィブ層D1、D2は異なる特性を有し、異なる波長(ま
たは波長帯)の電磁波を照射されると光伝導性となる。
アクティブ層D1、D2はそれぞれ、波長λ1およびλ
2の放射を受けると光伝導性になる。検出器が、図1に
示すように放射RZを受け取る場合、アクティブ層D2
は、波長λ1に対しては透明である。
【0010】コンタクト層C1およびC2は制御電圧を
印加するためのものである。コンタクト層Ccは、アク
ティブ光伝導層からなる二つの検出器エレメントに共通
である。層Ccは、基準電圧に保たれ、検出器D1、D
2によって生み出された光電流の検出を可能とする。
【0011】図2aは、本発明に基づく検出器のより詳
細な実施形態を示したものである。この実施形態では検
出器が絶縁体IS中に封入されている。接続端子P1、
P2、Pcがこの絶縁体を横切り、それぞれ、コンタク
ト層C1、C2、Cc上にコンタクトを実施するのを可
能にする。
【0012】基板は、測定すべき波長に対して透明であ
るので、検出器は、検出すべき放射RZを基板を通して
受け取ることができる。
【0013】検出器が放射RZを受け取る際には、二つ
の波長(または波長帯)λ1、λ2を検出するため、基
準電圧Vrefを、接続端子Pc、すなわち共通コンタ
クト層Ccに印加する(図2b参照)。この基準電圧
は、例えば接地でもよい。次にまず、コンタクト層C1
(端子P1)に電圧V1、コンタクト層C2(端子P
2)に基準電圧Vrefを印加する。
【0014】検出器エレメントD2は非アクティブとな
り、検出器エレメントD1はアクティブとなって光電流
i1を生じる。放射RZが波長λ1を含む場合は、デバ
イスAがこの電流i1を検出する。この動作は、図2b
のスイッチK1およびK2の位置に対応する。
【0015】次いで、スイッチK1、K2を図2cの位
置にセットする。コンタクト層C2に電圧V2が印加さ
れ、コンタクト層C1に基準電圧Vrefが印加され
る。検出器エレメントD1は非アクティブとなり、検出
器エレメントD2はアクティブとなって波長λ2を受け
取ると光電流i2を生じる。デバイスAがこの光電流を
測定する。
【0016】このようにして本発明に基づくデバイス
は、波長λ1およびλ2の連続検出を可能とする。
【0017】図2dに、検出器エレメントD1およびD
2が両方ともアクティブな場合のこのデバイスの動作を
示す。スイッチK1およびK2がそれぞれ、電圧V1お
よびV2を検出器エレメントD1およびD2に印加す
る。これらの電位は、基準電圧Vrefに対して同じ符
号を有し、波長λ1およびλ2が存在する場合には、二
つの検出器エレメントD1とD2はデバイスA中に同じ
向きの光電流を生じ、したがってデバイスAは、生じた
光電流の和を測定する。したがって、測定された信号
は、二つのスペクトルバンドの信号の和に相当する。
【0018】一例として、制御電圧V1を2ボルト、V
2を4ボルトとすることができる。
【0019】図3aおよび3bは、本発明に基づくバイ
スペクトラル検出器のマトリクス状実施形態を示す平面
図および断面図である。
【0020】マトリクスの検出器は、全検出器に共通の
制御コンタクト層C2の上に作られる。したがって、接
続端子P2はマトリクス全体に対して共通である。各検
出器は、検出器エレメントD1、検出器エレメントD
2、コンタクト層C1およびCc、接続端子P1および
Pcを有する。接続端子P1は全て相互に接続されてお
り、マトリクスの検出器エレメントD1全てに電圧V1
またはVref(前述)を印加する。コンタクト層C2
および接続端子P2はマトリクス全体に共通なので、端
子P2に与えられた電位は、マトリクスの検出器エレメ
ントD2全てに与えられる。
【0021】マトリクスの検出器の読出しを可能にする
ため、各検出器は、行導線と列導線の網の交点に置かれ
る。図3cには、各検出器の接続端子Pcのみを示し
た。各交点には、例えばベースを行導線に接続したトラ
ンジスタTrを取り付ける。エミッタおよびコレクタは
それぞれ、端子Pcおよび列導線に接続する。一本の行
導線に適当な電位を与えることによって、その行の全て
のトランジスタを制御し、その行の端子Pc全てを列導
線に接続することができる。したがって各列導線上で、
その列導線に接続した検出器によって生み出された光電
流を読み取ることができる。
【0022】この実施形態では、全ての端子P1は相互
接続され、同じ電位にセットされる。全ての検出器に共
通であり端子P2に接続されているコンタクト層C2に
ついてもこれは同じである。
【0023】この実施形態の一変形では、各ストリップ
が一本の行の検出器群に共通となるように、制御コンタ
クト層C2を切断してストリップとする。こうすると、
コンタクトストリップC2一本につき、すなわち検出器
一行につき端子P2が一つあることになる。
【0024】全ての端子P1を相互接続する代わりに、
同様の方法で、検出器の行の端子P1を相互接続するこ
とができ、この場合は、検出器一行につき一つの端子P
1があることになる。
【0025】検出器の端子Pcは、マトリクスの列導線
によって相互接続されている。したがって検出器マトリ
クスの動作は、行による逐次動作となる。それぞれ一つ
の行の検出動作中に、その行の端子P1に電圧V1、端
子P2に電圧Vrefを印加し、次いで、端子P2に電
圧V2、端子P1に電圧Vrefを印加する。読取り
は、列導線上で実施される。各列導線から、制御されて
いる行の一つの検出器の読取りをおこなうことができ
る。
【0026】それぞれ一つの行の制御中、他の行の検出
器の動作は、これらの行の端子P1および端子P2に電
圧Vrefを印加することによって禁止され得る。
【0027】検出器のバイスペクトラル動作(図2bお
よび図2cに関する説明を参照されたい)のために、各
行の検出動作中に、検出器エレメントD1の読取り時間
(図2bに対応する動作)、およびこれに続く検出器エ
レメントD2の読取り時間(図2cに対応する動作)が
生じる。
【0028】次に、図4aから図4cを参照して、本発
明に基づく検出器の製造方法を説明する。
【0029】検出すべき波長に対して透明な材料ででき
た基板上に、コンタクト層C2、光検出器エレメントD
2を構成する一つまたは複数の光伝導層D2、共通コン
タクト層Cc、光検出器エレメントD1を構成する一つ
または複数の光伝導層D1、コンタクト層C1をこの順
序で形成する(図4a)。
【0030】上部検出器エレメントD1を、層C1およ
びD1の彫刻またはイオン注入によって形成する。彫刻
(またはイオン注入)は、コンタクト層Ccのところで
止める(図4b)。
【0031】次いで、下部検出器エレメントD2を、層
CcおよびD2の彫刻またはイオン注入によって形成す
る。彫刻(またはイオン注入)は、コンタクト層C2の
ところで止める(図4c)。
【0032】次いで、構造全体を、絶縁体層ISでおお
う(図2)。
【0033】次に、三つのコンタクト層にアクセスでき
るように絶縁体層に三つの穴を作る。これらの穴の中に
金属を付着させ、コンタクト端子P1、P2およびPc
を形成する。
【0034】検出器マトリクスを製造するために、前述
のように各種検出器を集合的に形成する。こうして図3
bに示すような構造を得る。既に説明したように、端子
P2はマトリクス全体に共通である。残った作業は、マ
トリクスの表面に端子P1の相互接続を形成し、次いで
端子Pcのマトリクスを形成することである。
【0035】ここまで、多重量子井戸検出器などの垂直
トランスポート検出器を利用した発明を説明してきた。
次に、水平トランスポート検出器を利用した発明を説明
する。
【0036】この検出器は、絶縁層Ccによって分離さ
れた二つのアクティブ層から構成される(図5参照)。
【0037】各アクティブ層D1、D2の二つの端部に
オーミックコンタクトが作られる。検出器の一方の端部
のオーミックコンタクトを共通とし、読取りコンタクト
Pcを画定する。このコンタクトPc(一画素につき一
コンタクト)により、読取り回路の入力段との接続が確
実となる。下部コンタクトP2はアクティブ層D2に接
続され、上部コンタクトP1はアクティブ層D1に接続
される。アクティブ層が適当に分極されたとき、この検
出器は、前に述べた検出器と同様に動作するが、電流
が、アクティブ層面に垂直にではなく、アクティブ層面
内を流れる点が異なることが分かる。
【0038】図5では、絶縁層IS1が、アクティブ層
D2と基板の間に挿入されている。
【0039】図6に、図5の検出器などの検出器のマト
リクス編成を示す。この編成では、全てのコンタクトP
1が列導線によって相互に接続されている。これは、コ
ンタクトP2およびPcでも同様である。各検出器に一
つずつある中央試験端子Ptを使って電流試験を実行す
ることができる。
【0040】図7に、図5の実施形態の一変形を示す。
これは、基板上に置かれた伝導層C3を有し、その上に
図5の構造が形成される。
【0041】図8に、図7の検出器のマトリクス編成を
示す。このマトリクス編成では、層C3によって、検出
器の全ての画素に共通の単一端子接続P2の使用が可能
となる。
【0042】当業者には明白のことだが、本発明の構成
の範囲を逸脱しない以下のさらなる改良の可能性があ
る。
【0043】−検出器上に彫った回折網を含めることに
より、アクティブ層の厚さをできるだけ薄くし、デバイ
スの検出感度を増大させる。これにより、二つの段の応
答を非対称化することもできる。
【0044】−「曲がりくねった」幾何形状(図9参
照)の使用により、画素の抵抗を増大させる(光学的面
積を実質的に変化させることなく、展開長さを増大し、
等電位面の面積を減少させることによる)。また、この
幾何形状によって冶金上の欠陥による短絡は局所的なも
のにとどまるため、この幾何形状は、冶金上の欠陥に関
する柔軟性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】重ね合わせた二つの検出器を示す図である。
【図2a】二つの検出器の組を、関連電気接続部品とと
もに示した第1の図である。
【図2b】二つの検出器の組を、関連電気接続部品とと
もに示した第2の図である。
【図2c】二つの検出器の組を、関連電気接続部品とと
もに示した第3の図である。
【図2d】二つの検出器の組を、関連電気接続部品とと
もに示した第4の図である。
【図3a】バイスペクトラル検出器マトリクスの平面図
である。
【図3b】バイスペクトラル検出器マトリクスの断面図
である。
【図4a】本発明に基づくデバイスの製造方法の一例を
示す第1の図である。
【図4b】本発明に基づくデバイスの製造方法の一例を
示す第2の図である。
【図4c】本発明に基づくデバイスの製造方法の一例を
示す第3の図である。
【図5】本発明の変形例を示す第1の図である。
【図6】本発明の変形例を示す第2の図である。
【図7】本発明の変形例を示す第3の図である。
【図8】本発明の変形例を示す第4の図である。
【図9】本発明の変形例を示す第5の図である。
【符号の説明】
D1、D2 アクティブ層 RZ 放射 C1、C2、Cc コンタクト層 P1、P2、Pc 接続端子 IS 絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フイリツプ・ホワ フランス国、77240・セツソン、スクワー ル・ドウ・ラ・トウルマリーヌ、10

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通層によって分離され、異なる波長に
    対して感応性の少なくとも一つの第一の被覆平面アクテ
    ィブ検出器エレメントおよび少なくとも一つの第二の被
    覆平面アクティブ検出器エレメントと、 前記第一および第二の検出器エレメントに共通に接続さ
    れた第一の接続手段、前記第一の検出器エレメントに接
    続された第二の接続手段、および前記第二の検出器エレ
    メントに接続された第三の接続手段と、 各接続手段に制御電圧を連続的に印加する手段と、 前記第一の接続手段に接続された、制御電圧が印加され
    るごとに光伝導電流を検出する手段とを含む、光伝導体
    を基礎とした電磁波検出器。
  2. 【請求項2】 前記共通層が、前記第一の接続手段が接
    続される電気的コンタクト層であり、前記第一および第
    二の検出器エレメントが、二つの電気制御コンタクト層
    の間に封入されており、前記第二および第三の接続手段
    がそれぞれ、前記制御コンタクト層の一層に接続されて
    いる請求項1に記載の検出器。
  3. 【請求項3】 前記共通層が絶縁層であり、前記第一の
    接続手段が、各検出器エレメントの第一の端部に接続さ
    れており、前記第二および第三の接続手段がそれぞれ、
    検出器エレメントの第二の端部に接続されており、各検
    出器の前記第一と第二の端部が検出器エレメントの反対
    側の端部である請求項1に記載の検出器。
  4. 【請求項4】 前記制御電圧を印加する手段は、 前記第一の接続手段に基準電圧を印加し、 前記第二の接続手段にこの同じ基準電圧を印加し、 前記第三の接続手段に制御電圧を印加するべく使用する
    ことができる請求項1に記載の検出器。
  5. 【請求項5】 前記制御電圧を印加する手段が、最初
    に、前記第一の制御コンタクト層に制御電圧を、前記第
    二の制御コンタクト層に前記基準電圧を印加することが
    でき、次いで、前記第二の制御コンタクト層に制御電圧
    を、前記第一の制御コンタクト層に前記基準電圧を印加
    することができるスイッチング手段を含む請求項4に記
    載の検出器。
  6. 【請求項6】 基板上に形成された請求項2に記載の検
    出器のマトリクスを含み、第一の制御コンタクト層が基
    板表面上に形成され、検出器のセットに共通であり、各
    検出器が、この第一の制御コンタクト層の上に、光伝導
    材料の第一の検出器エレメントと、読取り用のコンタク
    ト層と、光伝導材料の第二の検出器エレメントと、マト
    リクスのその他全ての検出器のそれぞれの同じ第二の制
    御コンタクト層に接続された第二の制御コンタクト層と
    を含む検出器。
  7. 【請求項7】 前記検出器マトリクス上に置かれた行導
    線および列導線のマトリクスを含み、各検出器が、実質
    的に、行導線および列導線のマトリクスの交点のところ
    に位置し、交点のところで行導線に印加される電圧によ
    って制御され得るスイッチング装置を介して交点のとこ
    ろで列導線に接続可能である請求項6に記載の検出器。
  8. 【請求項8】 前記第一の制御コンタクト層がストリッ
    プの形態に形成され、一行の検出器が各ストリップ上に
    形成されており、 各一行の検出器中の検出器の前記第二のコンタクト層も
    相互接続されており、 各一行の検出器中の検出器の前記読取りコンタクト層が
    相互接続され、検出器の列を形成する請求項6に記載の
    検出器。
  9. 【請求項9】 第一のコンタクト層と、 少くとも一層の第一の光伝導材料層と、 第二のコンタクト層と、 少くとも一層の第二の光伝導材料層と、 第三のコンタクト層とを基板上に製造する段階と、 第一の検出器エレメントを画定するために、第三のコン
    タクト層および第二の光伝導材料層を彫刻する段階と、 第二の検出器エレメントを画定するために、第二のコン
    タクト層および第一の光伝導材料層を彫刻する段階と、 前記複数の層を、絶縁材料中に封入する段階と、 コンタクト層にアクセスするために絶縁層中に穴を彫刻
    し、これらの穴を金属被覆する段階とを含む、請求項2
    に記載の検出器の製造方法。
  10. 【請求項10】 いくつかの検出器が同じ基板上に集合
    的に形成され、第一のコンタクト層が全てのまたはいく
    つかの検出器に共通であり、プロセスが、絶縁体で封入
    する前に第一の光伝導材料層を彫刻すること、および異
    なる検出器の第三のコンタクト層に接続した穴を相互接
    続することをさらに含む請求項9に記載の検出器マトリ
    クスの製造方法。
  11. 【請求項11】 基板上に形成された請求項3に記載の
    検出器のマトリクスを含み、全ての検出器に共通な導電
    層が基板表面上に形成され、この層が絶縁層におおわ
    れ、各検出器が、この絶縁層の上に、光伝導材料の第一
    の検出器エレメントと、共通絶縁層と、光伝導材料の第
    二の検出器エレメントを含み、前記第二の接続手段が全
    て相互接続され、前記第三の接続手段が全て相互接続さ
    れている検出器。
JP9366561A 1996-12-04 1997-12-04 バイスペクトラル電磁波検出器 Pending JPH10190018A (ja)

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