JPS60169166A - 検出器の間に検出すべき放射線を透過させない領域を備えた感光性デバイス及びその製造方法 - Google Patents
検出器の間に検出すべき放射線を透過させない領域を備えた感光性デバイス及びその製造方法Info
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- JPS60169166A JPS60169166A JP59282134A JP28213484A JPS60169166A JP S60169166 A JPS60169166 A JP S60169166A JP 59282134 A JP59282134 A JP 59282134A JP 28213484 A JP28213484 A JP 28213484A JP S60169166 A JPS60169166 A JP S60169166A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、検出器の間に検出すべき放射線を透過させな
い領域を備えた感光性デバイスに関する。
い領域を備えた感光性デバイスに関する。
また、本発明はかかる感光性デバイスの製造方法に関す
る。
る。
従来の技術
この種の公知の検出器は一般に単一半導体基板上に集積
されたホトダイオード又はホト−ＭＯ３である。
されたホトダイオード又はホト−ＭＯ３である。
１９７９年８月３１日にＴＨＯＭＳＯＮ−Ｃ３Ｐの名で
出願され、仏国特許出願公開第２．４６４．５６３号と
して公開された仏国特許出願第７．９２１．９０３号は
、成る適用分野では、検出器の直径を小さくすることが
必要であることを明らかにしている。成る場合には、「
エツジ効果」が観察され、換言すると、検出器の受けた
放射線の効果が生じる領域は検出器の表面よりも実質的
に広くなることが観察され、それにより各検出器に当て
ることのできる最小直径が制限された。
出願され、仏国特許出願公開第２．４６４．５６３号と
して公開された仏国特許出願第７．９２１．９０３号は
、成る適用分野では、検出器の直径を小さくすることが
必要であることを明らかにしている。成る場合には、「
エツジ効果」が観察され、換言すると、検出器の受けた
放射線の効果が生じる領域は検出器の表面よりも実質的
に広くなることが観察され、それにより各検出器に当て
ることのできる最小直径が制限された。
この「エツジ効果」は、特に赤外線に対して感度の高い
半導体基板で観察することができる。これは、アンチモ
ン化インジウムＩｎＳｂ、テルル化鉛ＰｂＴｅ等のよう
な二元系物質か、又はテルル化水銀カドミウムｔ１ｇｃ
ｄＴｅ、テルル化すず鉛５ｎＰｂＴｅのような三元系物
質かのいづれにも関係がある。確かに、この「エツジ効
果」は、高移動度の半導体基板を使用した場合に幅広く
観察され、例えば第■族及び第■族の化合物で構成され
た砒化ガリウムＧａＡｓ又は燐化インジウムＩｎＰのよ
うな半導体の場合に１エツジ効果」が観察された。
半導体基板で観察することができる。これは、アンチモ
ン化インジウムＩｎＳｂ、テルル化鉛ＰｂＴｅ等のよう
な二元系物質か、又はテルル化水銀カドミウムｔ１ｇｃ
ｄＴｅ、テルル化すず鉛５ｎＰｂＴｅのような三元系物
質かのいづれにも関係がある。確かに、この「エツジ効
果」は、高移動度の半導体基板を使用した場合に幅広く
観察され、例えば第■族及び第■族の化合物で構成され
た砒化ガリウムＧａＡｓ又は燐化インジウムＩｎＰのよ
うな半導体の場合に１エツジ効果」が観察された。
検出器の寸法を小さく保ちながらこの「エツジ効果」を
解決するために、検出器の間に、検出すべき放射線を通
さない領域をつくることを目的とした種々の解決策が先
行技術で提案された。
解決するために、検出器の間に、検出すべき放射線を通
さない領域をつくることを目的とした種々の解決策が先
行技術で提案された。
仏国特許出願公開第２．４６４．５６３号として発行さ
れた前記仏画特許出願によれば、感光性樹脂（これは、
前記仏画特許の第１図及び第２図に符号３で示されてい
る）が、放射線不透過性領域をつくるだめのマスクとし
て利用されており、この感光性樹脂はメサ形ホトダイオ
ードに用意される領域を画定するようになっている。
れた前記仏画特許出願によれば、感光性樹脂（これは、
前記仏画特許の第１図及び第２図に符号３で示されてい
る）が、放射線不透過性領域をつくるだめのマスクとし
て利用されており、この感光性樹脂はメサ形ホトダイオ
ードに用意される領域を画定するようになっている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、この解決策は以下の欠点をもっている。
（１）感光性樹脂で被覆された領域の形状寸法が必然的
に、放射線不透過性領域の寸法及び検出器の寸法を決定
する。
に、放射線不透過性領域の寸法及び検出器の寸法を決定
する。
（２）放射線を通さない薄い層５が例えば蒸着により付
着しており、この層は絶縁層であるが、この付着層は、
絶縁体が帯電することを意味し、また検出器の光電気接
合部が電気的に、極限までは安定しないことを意味して
いる。
着しており、この層は絶縁層であるが、この付着層は、
絶縁体が帯電することを意味し、また検出器の光電気接
合部が電気的に、極限までは安定しないことを意味して
いる。
（３） 放射線を通さない層の付着は自動マスク合せ技
術により感光性樹脂で被覆された領域の上に行なわれる
ので、接合部のエツジを隠すことができない。そのため
、検出器は接合部のエツジで感度が上がり、これは動作
上の欠点である。
術により感光性樹脂で被覆された領域の上に行なわれる
ので、接合部のエツジを隠すことができない。そのため
、検出器は接合部のエツジで感度が上がり、これは動作
上の欠点である。
先行技術によりもう１つの解決策は「フィールド電極」
と呼ばれる電極を形成することであった。
と呼ばれる電極を形成することであった。
この場合、接合部を、酸化物で被覆された半導体基板の
中に形成する。そして、酸化物に形成された孔を通って
基板と接触するように電極を付着させる。これらの電極
は成る電位を持ち、同時にこれら電極の形状寸法が、放
射線を通さず且つ検出器を分離している領域の形状寸法
を決定する。
中に形成する。そして、酸化物に形成された孔を通って
基板と接触するように電極を付着させる。これらの電極
は成る電位を持ち、同時にこれら電極の形状寸法が、放
射線を通さず且つ検出器を分離している領域の形状寸法
を決定する。
この解決策の欠点は、別々の電位にされている半導体基
板とフィールド電極との間の酸化物がプレクダウンする
危険があることである。
板とフィールド電極との間の酸化物がプレクダウンする
危険があることである。
そこで、本発明は、先行技術で知られた解決策が本来持
っている欠点を解決した、検出器の間に放射線を通さな
い領域を備えている感光性デバイスを提供せんとするも
のである。
っている欠点を解決した、検出器の間に放射線を通さな
い領域を備えている感光性デバイスを提供せんとするも
のである。
問題点を ２するための手段
すなわち、本発明によるならば、単一半導体基板上に集
積された検出器を有し、検出器の間に、検出すべき放射
線を透過させない領域を備えた感光性デバイスにおいて
、前記基板の表面が、次の３つの層、すなわち、 基板の表面全体を覆っている第１の陽極酸化物層と、 検出すべき放射線を通さない少なくとも１つの金属層に
よって構成され、かつ前記放射線不透過性領域だけを覆
っている第２の層と、 表面全体を覆っている誘電体でつくられた第３の層と、 で被覆されていることを特徴とする感光性デバイスが提
供される。
積された検出器を有し、検出器の間に、検出すべき放射
線を透過させない領域を備えた感光性デバイスにおいて
、前記基板の表面が、次の３つの層、すなわち、 基板の表面全体を覆っている第１の陽極酸化物層と、 検出すべき放射線を通さない少なくとも１つの金属層に
よって構成され、かつ前記放射線不透過性領域だけを覆
っている第２の層と、 表面全体を覆っている誘電体でつくられた第３の層と、 で被覆されていることを特徴とする感光性デバイスが提
供される。
作用及び発明の効果
本発明によるデバイスは、仏国特許出願公開第２、４６
４．５６３号によるデバイスの場合におけるような自動
マスク合せ技術によっては得られない。本発明により、
感光性検出器の表面を容易に変えることができる。
４．５６３号によるデバイスの場合におけるような自動
マスク合せ技術によっては得られない。本発明により、
感光性検出器の表面を容易に変えることができる。
半導体基板全体を覆う第１の陽極酸化物層の使用により
、光電気接合部を完全に安定させることができる。これ
は陽極酸化物自体の品質で決まり、特に、かかる効果を
奏するためには、例えば厚さがわずか約１０ＯＡ乃至６
００人の酸化物層が必要である。
、光電気接合部を完全に安定させることができる。これ
は陽極酸化物自体の品質で決まり、特に、かかる効果を
奏するためには、例えば厚さがわずか約１０ＯＡ乃至６
００人の酸化物層が必要である。
本発明によるデバイスでは、第１の絶縁層が基板全体に
わたって広がっており、且つ、検出すべき放射線を通さ
ない第２の層がホトリソグラフィ技術によって形成され
る。この技術により、この第２の層を形成したい領域に
自由に形成できるので、難なく接合部のエツジを覆うこ
とができる。
わたって広がっており、且つ、検出すべき放射線を通さ
ない第２の層がホトリソグラフィ技術によって形成され
る。この技術により、この第２の層を形成したい領域に
自由に形成できるので、難なく接合部のエツジを覆うこ
とができる。
本発明によるデバイスでは、第２の金属層が電圧を受け
ず、また絶縁層によって覆われているので第１の絶縁層
のブレークダウンの危険がない。
ず、また絶縁層によって覆われているので第１の絶縁層
のブレークダウンの危険がない。
さらに、本発明の１つの利点は、放射線を通さない領域
が、短絡の危険なく、種々の接合部のための通路に使用
することのできる絶縁表面をもっていることである。
が、短絡の危険なく、種々の接合部のための通路に使用
することのできる絶縁表面をもっていることである。
１つの好ましい実施例において、本発明によるデバイス
では、２つのホトダイオードを相互変調の問題をそれほ
ど多（しないで互いに５０μ以内に近づけることができ
、これに対し、先行技術では、少なくとも１００μの距
離が必要であった。
では、２つのホトダイオードを相互変調の問題をそれほ
ど多（しないで互いに５０μ以内に近づけることができ
、これに対し、先行技術では、少なくとも１００μの距
離が必要であった。
これらの数値は、Ｎ形アンチモン化インジウムでつくら
れ、−１９６，１６℃（７７°Ｋ）に保たれ、かつＩａ
ｍあたり５ ｘ ｌ Ｑ Ｉ ５個の多数電荷キャリア
をもつ半導体基板の例に対応し、この例にあっては、正
孔寿命は約２ Ｘ１０−’秒であり、またこれらの正孔
の移動度は約４０００ｃｕｔ／Ｖ・秒であり、これは、
約２６ｃイ／秒の拡散係数及び約２３μの拡散距離Ｌｐ
に一致している。
れ、−１９６，１６℃（７７°Ｋ）に保たれ、かつＩａ
ｍあたり５ ｘ ｌ Ｑ Ｉ ５個の多数電荷キャリア
をもつ半導体基板の例に対応し、この例にあっては、正
孔寿命は約２ Ｘ１０−’秒であり、またこれらの正孔
の移動度は約４０００ｃｕｔ／Ｖ・秒であり、これは、
約２６ｃイ／秒の拡散係数及び約２３μの拡散距離Ｌｐ
に一致している。
光子の吸収点に対する距離Ｘの関数としての信接合部の
エツジから６０μ離れたところでは信号は０、０７１．
であり、かくして本発明によるデバイスでは２つのホト
ダイオードを問題なく互いに５０μ以内に近づけること
ができる。
エツジから６０μ離れたところでは信号は０、０７１．
であり、かくして本発明によるデバイスでは２つのホト
ダイオードを問題なく互いに５０μ以内に近づけること
ができる。
Ｐ形アンチモン化インジウム基板に対する同一の例では
、接合部のエツジから６０μ離れたところでは信号は事
実上ゼロであることが分かる。この場合、本発明による
デバイスでは２つのホトダイオードを互いに約１５μ以
内に近づけることができる。
、接合部のエツジから６０μ離れたところでは信号は事
実上ゼロであることが分かる。この場合、本発明による
デバイスでは２つのホトダイオードを互いに約１５μ以
内に近づけることができる。
かくして本発明によるデバイスでは、検出器を互いに接
近させるとともに検出器の間の光学的結合を制限するこ
とにより分解能を高めることができる。
近させるとともに検出器の間の光学的結合を制限するこ
とにより分解能を高めることができる。
本発明のほかの目的、特徴及び効果は非限定的な例示と
して与えられ、添付の第１ａ図乃至第１ｅ図及び第２ａ
図乃至第２ｅ図で説明される以下の説明から明らかにな
ろう。
して与えられ、添付の第１ａ図乃至第１ｅ図及び第２ａ
図乃至第２ｅ図で説明される以下の説明から明らかにな
ろう。
全ての図面において同一の符号は同一の要素を示すが、
明確さを期すために種々の要素の寸法形状及び比率は考
慮しなかった。
明確さを期すために種々の要素の寸法形状及び比率は考
慮しなかった。
ス１男
第１ａ図乃至第１ｅ図は、本発明によるデバイスの一実
施例の製造方法の種々の段階を示している。
施例の製造方法の種々の段階を示している。
第１ａ図に破線で象徴的に示すｎｐ形はｐｎ形の光起電
接合部２が半導体基板上に形成されている。
接合部２が半導体基板上に形成されている。
第１ａ図はメサ形ダイオードを示している。
酸化物を、陽極の酸化により、基板の表面全体にわたっ
て成長させる（第１ｂ図参照）。この第１の酸化物層に
は符号３が付けである。第１酸化物層３の厚さは約１０
０人乃至約６００人である。陽極の酸化物の成長は例え
ば電解で起こる。アンチモン化インジウムでつくられた
半導体基板の場合、例えば基板をカリ溶液に浸漬すのが
良く、このカリ溶液中で基板は陽極を構成し、これに対
し、陰極として例えばプラチナの電線を用いる。得られ
た酸化物はインジウム酸化物に富んでいる。注目すべき
ことは、得られた生成物の分析の結果、酸化物の析出が
陽極の酸化によって行なわれたことが確認された。特に
、蒸着により付着させた酸化インジウムは導体であり、
一方、陽極の酸化インジウムは非常に良好な誘電体であ
る。
て成長させる（第１ｂ図参照）。この第１の酸化物層に
は符号３が付けである。第１酸化物層３の厚さは約１０
０人乃至約６００人である。陽極の酸化物の成長は例え
ば電解で起こる。アンチモン化インジウムでつくられた
半導体基板の場合、例えば基板をカリ溶液に浸漬すのが
良く、このカリ溶液中で基板は陽極を構成し、これに対
し、陰極として例えばプラチナの電線を用いる。得られ
た酸化物はインジウム酸化物に富んでいる。注目すべき
ことは、得られた生成物の分析の結果、酸化物の析出が
陽極の酸化によって行なわれたことが確認された。特に
、蒸着により付着させた酸化インジウムは導体であり、
一方、陽極の酸化インジウムは非常に良好な誘電体であ
る。
しかる後、検出すべき放射線を通さない第２の層４を第
１の陽極酸化物層３上に付着させる（第１Ｃ図参照）。
１の陽極酸化物層３上に付着させる（第１Ｃ図参照）。
可視放射線の場合、この第２の層は必ずしも金属ではな
い。五セレン化砒素Ａｓ２５ｅｓのような物質は可視放
射線を通さない。
い。五セレン化砒素Ａｓ２５ｅｓのような物質は可視放
射線を通さない。
赤外線の場合、第２の層は金属でなければならず、これ
は例えば金又はアルミニウムであるのが良い。
は例えば金又はアルミニウムであるのが良い。
確かに、陽極酸化物層への金属の付着は、金が酸化物に
そればと「密着」しないので必ずしも叶分てはないとい
うことが分った。少なくとも第１及び第２の金属元素層
を重ね合わせることによって構成される第２の層４を利
用することができる。
そればと「密着」しないので必ずしも叶分てはないとい
うことが分った。少なくとも第１及び第２の金属元素層
を重ね合わせることによって構成される第２の層４を利
用することができる。
第１の金属元素層は陽極酸化物層及び第２の金属元素層
と良好な接触、すなわち良好な「密着」を行なう金属に
よって構成される。例えば、クロム、チタン、ニッケル
、モリブデンから成る群から選ばれた１つを利用するこ
とができる。これらの金属は赤外線を通すことができ、
それにより例えば赤外線の検出を希望する場合、金又は
アルミニウムの第２の金属元素層を使用する必要がある
。
と良好な接触、すなわち良好な「密着」を行なう金属に
よって構成される。例えば、クロム、チタン、ニッケル
、モリブデンから成る群から選ばれた１つを利用するこ
とができる。これらの金属は赤外線を通すことができ、
それにより例えば赤外線の検出を希望する場合、金又は
アルミニウムの第２の金属元素層を使用する必要がある
。
検出すべき放射線を通さない第２の層４を、金属元素層
をいくつか重ね合わせることによって構成してもよい。
をいくつか重ね合わせることによって構成してもよい。
この第２の層４を、検出すべき放射線を透さないように
するのを望む領域だけを覆うために例えばホ）ＩＪソグ
ラフィによって形成する。
するのを望む領域だけを覆うために例えばホ）ＩＪソグ
ラフィによって形成する。
第１Ｃ図はこの形成の結果を示している。
第２の層４を検出器の間にのみ残すのが良い。
また、第２の層４を検出器の一部に広げることもできる
。
。
この第２の層の厚さは例えば約１０００人乃至６０００
八である。第２の層を、例えば真空蒸着又は陰極スパッ
タリングにより付着させてもよい。
八である。第２の層を、例えば真空蒸着又は陰極スパッ
タリングにより付着させてもよい。
この第２の層４には、表面全体を覆う、誘電体でつくら
れた第３の層５（第１ｄ図参照）を付着させる。この誘
電体は有機又は無機の絶縁体、例えばネガ形の感光性樹
脂又は−酸化珪素ｓ１０であるのが良い。
れた第３の層５（第１ｄ図参照）を付着させる。この誘
電体は有機又は無機の絶縁体、例えばネガ形の感光性樹
脂又は−酸化珪素ｓ１０であるのが良い。
この最終の層を例えば真空蒸着、陰極スパッタリング、
イオン付着、浸漬被覆、遠心付着等によって付着させる
ことができる。
イオン付着、浸漬被覆、遠心付着等によって付着させる
ことができる。
この第３の層の厚さは約１μであるのがよい。
第１ｅ図は、第１の層及び第３の層を貫通した孔により
、金属接続部６を接合部２と接触させることができると
いうことを示している。これらの接続部６を第３の層５
の上に配置する。検出すべき放射線を通さない金属で作
られた接続部を使用することができ、かくしてこれらの
接続部は感光領域の形状寸法を修正する。
、金属接続部６を接合部２と接触させることができると
いうことを示している。これらの接続部６を第３の層５
の上に配置する。検出すべき放射線を通さない金属で作
られた接続部を使用することができ、かくしてこれらの
接続部は感光領域の形状寸法を修正する。
第２ａ図乃至第２ｅ図は、これらがプレナー構造のダイ
オードを示している点で第１ａ図乃至第１ｅ図と異なる
だけである。
オードを示している点で第１ａ図乃至第１ｅ図と異なる
だけである。
本発明をプレナー構造の検出器とメサ構造の検出器の両
方に均等に適用しうろことはよく理解されよう。
方に均等に適用しうろことはよく理解されよう。
第１ａ図乃至第１ｅ図はそれぞれ、メサ構造の場合の本
発明によるデバイスの一実施例の製造方法の種々の段階
を示す。 第２ａ図乃至第２ｅ図はそれぞれ、プレナー構造の場合
の本発明によるデバイスの一実施例の製造方法の種々の
段階を示す。 （主な参照番号） １・・基板、 ２・・接合部、 ３・・第１の層、 ４・・第２の層、 ５・・第３の層、 ６・・接続部 ’ＩＩ 許出願人 トムソンーセーエスエフ代理人 弁
理士 新居正彦
発明によるデバイスの一実施例の製造方法の種々の段階
を示す。 第２ａ図乃至第２ｅ図はそれぞれ、プレナー構造の場合
の本発明によるデバイスの一実施例の製造方法の種々の
段階を示す。 （主な参照番号） １・・基板、 ２・・接合部、 ３・・第１の層、 ４・・第２の層、 ５・・第３の層、 ６・・接続部 ’ＩＩ 許出願人 トムソンーセーエスエフ代理人 弁
理士 新居正彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１〕 単一半導体基板上に集積された検出器を有し、
検出器の間に、検出すべき放射線を透過させない領域を
備えた感光性デバイスにおいて、前記基板の表面が、 基板の表面全体を覆っている第１の陽極酸化物層と、 検出すべき放射線を通さない少なくとも１つの金属層に
よって構成され、かつ前記放射線不透過性領域だけを覆
っている第２の層と、 表面全体を覆っている誘導体でつくられた第３の層と、 で被覆されていることを特徴とする感光性デバイス。 （２）検出すべき放射線を通さない金属は金又はアルミ
ニウムであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の感光性デバイス。 （３）第２の層は、少なくとも第１及び第２の金属元素
層を重ね合わせることによって構成され、第１の金属元
素層は一方では陽極酸化物と良好に接触し、他方では第
２の金属元素層と良好に接触する金属でつくられ、第２
の金属元素層は検出すべき放射線を通さない金属でつく
られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の感光デバイス。 （４）良好に接触する金属は、クロームと、チタンと、
ニケルと、モリブデンとから成る群から選ばれた１つで
あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の感光
性デバイス。 （５）第３の層は、ネガ形感光性樹脂、又は−酸化シリ
コンでつくられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の感光性デバイス。 （６）半導体基板は、アンチモン化インジウム、テルル
化すず鉛のような赤外線に感度の高い物質、或いは砒化
ガリウム又は燐化インジウムのような第■−■族の化合
物でつくられていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の感光性デバイス。 （７）陽極酸化物層の厚さは約１００人乃至６００八で
あり、第２の層の厚さは約１ｏｏｏ人乃至６０００八で
あり、第３の層の厚さは約１μであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の感光性デバイス。 （８）第１の層および第３の層を貫通して形成された孔
を通って基板と接触しており、第３の層上に配置されか
つ検出すべき放射線を通さない金属接続部を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の感光性デバイ
ス。 （９） ａ ’） 接合部を半導体基板上に形成する段
階と、ｂ） 酸化物を陽極の酸化によって基板の表面全
体にわたって成長させる段階と、 Ｃ） 検出すべき放射線を通さない少なくとも１つの金
属層を付着させる段階と、 ｄ） この金属層を、それが検出すべき放射線を通さな
い領域だけを覆うようにエツチングする段階と、 ｅ） 誘電体の層を表面全体にわたって付着させる段階
と、 を有することを特徴とする感光性デバイスの製造方法。 αＱ 段階Ｃ）の付着は真空蒸着によって行なわれるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の製造方法。 （１１） 段階Ｃ）の際、少なくとも第１及び第２の金
属元素層を付着させ、第１の金属元素層は、一方におい
て陽極酸化物と良好に接触し、他方において、検出すべ
き放射線を通さない金属でつ（られた第２の金属元素層
と良好に接触する金属でつくられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項記載の製造方法。 （１２） 段階ｄ）の際、金属層をホトリソグラフィに
よってエツチングすることを特徴とする特許請求の範囲
第９項記載の製造方法。 （１３） 段階ｅ）の付着を真空蒸着、陰極スパッタリ
ング、イオン付着、浸漬被覆、又は遠心付着により行な
うことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の製造方
法。 （１４） 段階Ｃ）の付着を陰極スパッタリングによっ
て行なうことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
製造方法。
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