JPS6233758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外線検出素子、特にテルル化水銀カ
ドミウムからなる赤外線検出素子の製造方法に関
するものである。

米国特許第3977018号明細書及び同第4037311号
明細書には、赤外線感応材料の本体を設け、該本
体の表面の一部分上にマスク層を形成し、次いで
前記マスク層上及び前記マスク層により被覆され
ていない前記本体の表面部分上に金属を堆積さ
せ、しかる後に前記マスク層を取除いてこの層の
上の金属を除去し、かつ前記本体の表面部分上の
金属を残存させて前記検出素子の個別の電極を形
成することにより赤外線検出素子を製造する方法
が披歴されている。上述の両米国特許明細書で
は、アセトンのような適当な溶媒中に溶解するこ
とにより除去することのできるホトレジストから
なるマスク層を使用する。

製造された検出素子は、作動中に、マスク層の
除去により画成される対向電極の末端附近で高い
電流密度を示す。ある場合にはかかる対向電極の
末端は金属除去法では明確な輪郭に形成されな
い。しかも、かかる検出素子においては電極間の
本体表面の隣接部分で高い電流密度が生じ、自由
電荷キヤリアの再結合速度は不活性化にも拘わら
ずかかる表面に隣接する区域で大きくなることが
ある。

上述の両米国特許明細書では、前記本体の表面
に例えば陽極酸化により形成した不活性層の一部
分上にホトレジストマスク層を設ける。金属を堆
積させる前に、このマスク層を不活性層の非マス
ク部分全部の除去処理におけるマスクとして用い
て、前記本体の電極と接触する表面部分を露出さ
せる。米国特許第4037311号明細書に披歴されて
いる方法は、ラツプ仕上用布及び微粒子状研磨剤
を使用する研磨方法である。しかし、本発明者等
は、かかる研磨処理は検出素子の感応区域内に再
結合中心を導入することにより赤外線感応材料の
表面に損傷を与えることがあることを確かめた。
米国特許第3977018号明細書では、陽極酸化によ
り形成される不活性層を緩衝剤を添加した弗化水
素酸溶液を使用して除去している。しかし、本発
明者等は、マスク層端縁部の下の不活性層がエツ
チング溶液によりエツチングされて、マスク層を
除去した際に残存する金属電極が残存不活性層と
隣接せず、不活性化されていない赤外線感応材料
の区域が残り、かかる検出素子の作動中にこの区
域で高い電流密度が生ずることがあることを確か
めた。

これらの要因はすべて、上述の従来方法により
製造される検出素子の低周波（１／ｆ）雑音特性
及び検出特性（Ｄ※）に悪影響を及ぼす。

本発明は、赤外線感応材料の本体を設け、該本
体の表面の一部分上にマスク層を形成し、次いで
前記マスク層上及び前記マスク層により被覆され
ていない前記本体の表面部分上に金属を堆積さ
せ、しかる後に前記マスク層を取除いてこの層の
上の金属を除去し、かつ前記本体の表面部分上の
金属を残存させて前記検出素子の個別の電極を形
成することにより赤外線検出素子を製造するに当
り、前記金属を堆積させる前に前記マスク層をエ
ツチングマスクとして使用してイオンエツチング
を行うことにより前記表面から赤外線感応材料の
一部分を取除いて前記マスク層が頂部を占める赤
外線感応材料のメサ構体を形成し、かつ前記金属
の堆積時に前記メサ構体の側壁に堆積した金属を
残存させて前記マスク層の除去後に前記個別の電
極を形成させる赤外線検出素子の製造方法を提供
する。

すなわち、本発明は、赤外線検出素子を製造す
るに当り、 (a) 赤外線感応材料の本体を設け、該本体の表面
の一部分上にマスク層を形成し、 (b) 前記マスク層をエツチングマスクとして使用
してイオンエツチングを行うことにより前記本
体の表面から前記赤外線感応材料の一部分を取
除いて前記マスク層が頂部を占める赤外線感応
材料のメサ構体を形成し、 (c) 前記マスク層上及び前記メサ構体の側壁上に
金属を堆積させ、 (d) 前記マスク層を取除いてこの層の上の前記金
属を除去し、かつ前記メサ構体の側壁上の前記
金属を残存させて前記検出素子の個別の電極を
形成する ことを特徴とする赤外線検出素子の製造方法を提
供する。

イオンエツチングはよく知られている方法で、
この方法では物体表面はイオン化した原子または
分子を加速することにより生成する高エネルギー
粒子の衝撃によりエツチングされる。この際かか
る粒子のうち少なくとも若干は表面に到達する前
に電子で中和されることがある。普通数百ないし
数千eVのイオンエネルギーを使用する。

本発明者等は、かかるエネルギーを使用するこ
とにより、例えばテルル化水銀カドミウムのよう
な赤外線感応材料の本体のマスクされていない表
面部分を、例えば少なくとも0.5μの均一な深さ
にわたつて再現できるようにエツチングして輪郭
の明確なメサ構体を容易に形成することができ、
かつ生成する本体表面に対する作用によつては低
周波（１／ｆ）雑音が増大せずまた検出特性（Ｄ
※）が減少しないことを確かめた。

しかし、後で金属電極と接触させる表面部分を
イオンエツチングする場合には地形学的に粗い表
面が形成する。かかる表面には、金属を蒸着によ
り堆積させる場合でも、電極を強く接着させるこ
とができる。主要な利点は、前記メサ構体の側壁
上に堆積させた金属が電極を構成しているので、
上述の従来装置において電極末端間の表面部分に
隣接する部分に生ずる高い電流密度を減少するこ
とができ、かつ素子の作動中に電極間に流れる電
流の大部分が前記メサ構体の側壁間でその内部を
流れ、キヤリア再結合速度が比較的大きい前記メ
サ構体の頂面付近では流れない点にある。更に、
本発明者等は、メサ構体を形成するためのイオン
エツチングを使用して、マスク層の端縁の下の不
活性層を何らエツチングすることなく本体表面上
の不活性層のマスクされていない部分をエツチン
グすることができることを確かめた。従つて、か
かる技術により不活性層がメサ構体の頂部上に存
在しかつメサ構体の側壁上の個別の金属電極と端
縁において隣接している検出素子を容易に形成す
ることができる。

かかる特徴のため、かかる本発明の方法により
製造される検出素子は良好な検出特性（Ｄ※）及
び小さい低周波（１／ｆ）雑音を有することがで
きる。

本発明方法により、赤外線感応材料の本体に放
射線感応能動区域を有する少なくとも１個の検出
素子、及び前記本体上に堆積され前記能動区域に
対する接続部を構成する個別の金属電極を具える
赤外線検出装置にいて、前記能動区域は赤外線感
応材料のメサ構体により構成されていて、前記電
極は前記メサ構体の頂部と接触せずに前記メサ構
体の側壁において前記赤外線感応材料と接触して
いる赤外線検出装置を得ることができる。

次に本発明を図面を参照して例につき説明す
る。

添附した図面は一定の比率に拡大又は縮小して
描いたものではない。これらの図面のある部分の
相対的寸法及び割合は簡明のため著しく拡大又は
縮小した。特に、種々の層の横方向の長さに対す
る厚さの実際の値は、これらの図面に示されてい
るものより著しく小さい。一般に、１つの図面で
使用したのと同一の符号を、他の図面における同
一又は類似の部分についても使用した。

第１図ないし第１７図について説明する方法に
おいては、出発材料としてCd₁―_XHg_xTe（ただ
し、０＜ｘ＜１）で表わされるテルル化水銀カド
ミウムから成る結晶ウエフア１を使用する。この
材料は赤外線に感応性で、カドミウム対水銀の原
子比は、この材料に対するカツトオフ波長が例え
ば約12μになるようにすることができる。この出
発ウエフアの寸法は厳密なものではないが、これ
から多数の検出素子、例えば1000個を越える素子
を製造するのに十分なものにする必要ある。この
ウエフアは例えば10mmの直径の円形にすることが
でき、その厚さは例えば0.5mmにすることができ
る。

このウエフア１を研磨ブロツク２上に、例えば
ワツクス層３によつて取付ける。次いで、ブロツ
ク２の肩より上方に突出しているウエフア１の厚
さをラツプ仕上げにより除去し、その露出した主
表面を既知の方法で研磨する。生成するウエフア
の厚さは例えば200μにすることができる。最終
の研磨段階では、表面の損傷を取除くため、化学
的エツチング処理を行なうのが好ましい。このウ
エフア１の研磨した表面及び側面に、例えば既知
方法の陽極酸化によつて不活性層４を設ける。形
成した配置を第１図に示す。

このウエフア１をブロツク２から取出し、その
陽極酸化処理された主表面を介して他の研磨ブロ
ツク５に、例えばワツクス層７によつて接着させ
る。第１図及び第２図では不活性層４を示した
が、以下の図面では便宜上省略する。次いでブロ
ツク５の肩より上方に突出するウエフア１の厚さ
をラツプ仕上げにより除去し、その露出した主表
面を既知方法で研磨する。形成するウエフアの厚
さは例えば15μにすることができる。得られた配
置を第３図に示す。

次いでホトレジスト層を薄層化ウエフア１上に
設け、選択的に露光させ、現像してホトレジスト
マスク層１０を設ける。マスク層１０のパターン
は第５図に示す相互に連結する細条部分９のパタ
ーンに相当する。ホトレジストとしては、例え
ば、シプレー・ケミカルス・リミテツドから商品
名シプレー（Shipley）レジストAZ1350Hのもと
に市販されているものを使用することができる。
次いでこのホトレジスト層１０をエツチングマス
クとして使用してエツチング処理を行つてウエフ
ア１の厚さを貫通して複数個のみぞ孔８を形成す
る。第４図及び第５図に示すように、みぞ孔８に
よりウエフアのほぼ平行な細条部分９を画成し、
これらの細条部分９をウエフアの直径のほぼ全体
にわたつて延在する直交細条１１により相互に連
結する。

第４図に示すように、このエツチング処理は、
例えば、アルゴンイオンのビーム１２によつて行
なうことができる。このようなエツチングは、タ
ーゲツトホルダー上にウエフア及びブロツクの配
置１，５を取付けて真空室中で行うことができ
る。このターゲツトホルダーとしては、例えば、
エツチング処理中に水冷されかつ回転できるもの
を使用することができる。この真空室の圧力は、
イオンの散乱が最小となりかつエツチングしよう
とする表面が所定角度においてイオンによつて衝
撃されるのに十分に低い値に維持する。この入射
イオンビームはイオン源から得られ、イオン源
は、例えば、この真空室の頂部に取付けることが
できる。本発明者らは英国テデイントンのイオン
テツクリミツテツドから市販されているサドル―
フイールドイオン源を設けた室を使用した。この
イオン源を使用すると、ターゲツト距離５cmにお
けるエツチング面積が２cm²になることが分つた。
またアルゴンイオン電流は、ソース電流を1mA
とし、アルゴン圧力を５×10^-4mmHg（Torr）と
し、5KVの電圧を使用すると、45μＡまでと、中
性アルゴン原子のほぼ等価の線量との和とするこ
とができる。

エツチング速度は、ビーム電流、ビームの入射
角、ビームのエネルギー及びターゲツト材料の性
質によつて左右される。この入射角はターゲツト
ホルダーを傾斜させることによつて変化すること
ができる。この製造方法の種々の段階において使
用するため、ターゲツトホルダーは、表面に対し
垂直にするかあるいは例えば45゜までの角度で傾
斜させることができる入射ビームを使用する場合
にはイオン源から例えば４cmの距離に設置するこ
とができ、本発明者らはこれらの条件下において
約４μ／時間の速度でテルル化水銀カドミウムを
エツチングした。シープレーレジストのエツチン
グ速度はテルル化水銀カドミウムの0.1〜0.3倍で
あることが分つた。従つて、ウエフア１の15μの
厚さを貫通してみぞ孔８をエツチングするのに約
４時間を要する。ホトレジストマスク層１０の代
表的な厚さは約５〜7.5μである。本発明者らは
このようにしてイオンビームエツチングを行なう
ことによつて例えば75゜の傾斜を有する急勾配の
側壁が得られることを見出した。このようにして
幅狭のみぞ孔８をウエフア１に形成することがで
きるので、検出素子を提供するためにウエフアの
大部分を使用することができる。残存する細条部
分９は例えば幅200μとすることができ、みぞ孔
８は例えば幅10μとすることができる。みぞ孔８
はマスク層１０の幅10μの窓を通してエツチング
することができる。第５図にはウエフアの直径を
横切る14個のかかる細条部分９を示すが、実際に
は更に数多くの細条部分が存在する。

製造の次の段階では、細条部分９上に残存する
ホトレジスト層１０の部分を除去し、次いで細条
部分９の厚さを例えば10μまで減少させると共
に、露出した縦方向の上端縁に丸味を付ける。厚
さを減少させると共に丸味を付けるかかる処理
は、米国特許第4037311号明細書に記載されてい
るように研磨及びエツチングにより行うことがで
きる。第６図にはエツチング処理後の細条部分９
の断面を示す。第６図の相対的寸法が適正でない
ため、縦方向の上端縁の丸味は第６図では明らか
ではないが、第７図に示す拡大図に示されてい
る。みぞ孔８によつて露出するワツクス層の部分
は、みぞ孔８のエツチング中、これに続く薄層化
及び丸味付け処理中に除去される。

細条部分９の露出した上面及び側壁には、例え
ば既知方法でテルル化水銀カドミウム表面を陽極
酸化することによつて、不活性層１４を設ける。
直交細条部分１１はかかる陽極酸化処理中に細条
部分９を相互に連結する作用をする。不活性層４
及び１４を、第７図に示す１個のかかる細条部分
９の拡大断面図に示す。

次いで他のホトレジスト層を設け、選択的に露
光し、現像して、細条部分９をその長さに沿つて
赤外線感応材料の複数個の個別の本体２１に分割
するためのパターンを有するマスク層１６を形成
する。これは、細条部分９の厚さを貫通してエツ
チングしてみぞ孔８に垂直に延在するみぞ孔を形
成することによつて行なう。またこのエツチング
工程は、アルゴンイオンのビーム１７を用いるこ
とによつて、第４図について説明したと同様な方
法で行うことができる。この工程を第８図に示
す。この例では、細条部分９から形成される各本
体２１の長さは、第９図ないし第１７図について
説明するように、線状配列の４個の検出素子を提
供するのに十分である。このようにして本体２１
は例えば長さ250μ、幅200μ及び厚さ10μとする
ことができる。

本体２１を研磨ブロツク５から取出し、絶縁基
板２２の表面区域上に取付ける。不活性層４によ
つて不活性化されている本体２１の表面を例えば
薄い接着剤層２３によつて基板２２の表面に取付
ける。接着剤層２３を第１１，１２及び１５図の
断面図に示す。この基板２２は光学的に研磨した
サフアイアから作ることができる。第９図ではこ
の本体２１を簡明のために斜線を施して示す。

次にホトレジスト層を基板２２及び本体２１の
表面上に設け、選択的に露光し、現像して、本体
２１及び基板２２の両者の上面の一部に第１ホト
レジストマスク層２４を形成する。このマスク層
２４を１個のホトレジスト細条から構成し、この
層を第１０図に斜線を施して示す。この細条２４
は本体２１を後で所望の線状配列に分割する方向
に対してほぼ垂直な方向に延在し、本体２１は局
部的に横切つて延在する。この細条２４は本体表
面上の不活性層１４上に延在し、その下に位置す
るマスクされた区域が検出素子の不活性化された
能動区域を画成する。この能動区域は例えば幅を
50μとすることができる。この能動区域において
赤外線が感知される。次いで細条２４によつてマ
スクされていない区域に、以下に説明するよう
に、金属化パターンを設ける。細条２４によつて
本体２１上の金属化パターンにおける分離が決ま
る。細条２４を基板２２上に延在させて後で基板
２２上に形成される金属化パターンの部分をも分
離する。

前記金属化パターンのための金属を堆積させる
前に、イオンビームエツチングによつて本体表面
にメサ構体を形成する。これを第１１図に示す。
細条２４をエツチングマスクとして使用しなが
ら、不活性層１４の露出部分及び下に位置する赤
外線感応材料からなる部分を、例えばアルゴンイ
オンのビーム２７を衝撃することによつて除去す
る。エツチング条件は第４図及び第８図について
先に説明した条件と同様とすることができる。し
かし、かかる衝撃は短時間行なうので、エツチン
グは本体２１の厚さの一部のみにわたつて起る。
この結果本体２１の残部上に直立するメサ構体３
１が形成する。この赤外線感応材料のメサ構体３
１の頂部にはマスク細条２４の残部が存在し、メ
サ構体３１の頂部とマスク細条２４との間には不
活性層１４の残部が存在する。第１１図の破線２
６は本体２１の最初の不活性化表面を示す。また
イオン衝撃によりホトレジスト細条２４及び基板
２２の露出表面が比較的小さい程度エツチングさ
れるが、簡単のため図示しない。

本発明者らは、不活性層１４を形成する陽極酸
化物のエツチング速度がその下に位置するテルル
化水銀カドミウムのエツチング速度のほぼ1.3倍
であること、及びイオンビームエツチング中にマ
スク層２４の端縁の下において不活性層１４の意
味ある程度の除去が起らないことを確かめた。こ
れは重要なことである。この理由は、マスク層１
４をその端縁において、後で設ける金属電極と隣
接させるのが望ましいからである。同様に本体２
１の端縁の下では不活性層４のエツチングは起ら
ない。

本発明者らは、イオンビームエツチングによつ
て本体２１のマスクされていない表面部分からテ
ルル化水銀カドミウムを均一に除去することによ
り、メサ構体３１に輪郭の明確な形状を再現性の
ある方法で付与できることを確かめた。このテル
ル化水銀カドミウムを少くとも0.5μ、好ましく
は更に著しく深く、例えば２μ又は３μの均一深
さまでエツチングする。形成する構体は、最終の
検出素子の作動中に検出電極間に生ずる電流の大
部分を、メサ構体３１の頂面に隣接する部分では
なくメサ構体３１の側壁間部分を横切つて流すこ
とができる。このイオンビームエツチングによつ
てメサ構体３１の側壁を比較的急勾配例えば75゜
の傾斜にすることができる。この傾斜を制御する
要因としては、ビーム２７の角、レジスト２４の
形状とエツチング、及び放出されたターゲツト原
子の再堆積がある。

メサ構体３１の形成後に、ホトレジスト細条２
４の上、レジスト細条２４でマスクされていない
本体２１の部分の上及び本体２１の周りの基板２
２の表面区域上に金属を堆積させて層３３を形成
する。このようにしてこの金属層３３をメサ構体
３１の側壁の上及び本体２１の残部の表面の上に
堆積させる。形成する構体を第１２図に示す。

クロムはスパツタが困難であるから、この金属
を蒸着により堆積させるのが好ましい。蒸着は相
対的に低温の低エネルギープロセスであつて、テ
ルル化水銀カドミウムに損傷を与えない。本発明
者らは、蒸着した金属が、イオンビームエツチン
グによりテルル化水銀カドミウム本体２１とサフ
アイア基板２２との両者の上に生成する地形学的
に粗い表面に対し良好な接着性を有することがで
きることを確かめた。しかし、他の方法、例えば
スパツタにより金属を堆積させることができるの
は勿論である。本発明においては、この金属を、
赤外線感応材料に直接堆積させたクロムの第１層
（テルル化水銀カドミウム及びサフアイアの両者
に対するクロムの強力な接着性のため）と、この
クロム層上に堆積させた金の厚い第２層とから構
成して金属皮膜の電気抵抗を低下させるのが有利
であることを確かめた。クロムは、テルル化水銀
カドミウムと適合する熱膨張係数及び加工性を有
し、かつ約150℃より低い温度において水銀又は
金のいずれともアマルガムを形成しない。かかる
蒸着した金―クロム層３３は本体２１及び基板２
２の両者に対し特に強力な接着性を有する。クロ
ムは例えば厚さ0.05μとすることができ、金は例
えば厚さ0.5μとすることができる。

次いでマスク層２４を取除いてその上の金属を
除去し、かつ第１３図に示すように本体２１及び
基板２２の両者の上の金―クロム層３３の残部を
金属化パターン３５及び３６として残す。マスク
層２４はホトレジストからできているから、既知
法でアセトンに浸漬し、所要に応じてかきまぜを
行つて除去を助けることによつてマスク層を除去
することができる。残留する金属化パターンは２
個の個別の部分３５及び３６からなり、その各々
はメサ構体３１の側壁上に延在し、後で更に処理
されて検出素子のかかる側壁に接触する個別の検
出電極を形成する。

この処理では、本体２１及び金属パターン３５
及び３６をマスクしかつエツチングしてこれらを
所望パターンの検出素子及び検出電極に分割す
る。このために、第２マスク層４４を金属化パタ
ーン３５及び３６の大部分の上、及びかかるパタ
ーン３５及び３６によつて被覆されていない本体
２１の大部分の上に設ける。またこの第２マスク
層４４は例えばシプレーレジストAZ1350Hのよ
うなホトレジストから作ることができ、複数個の
細条形状の窓を有す。これらの窓はホトレジスト
の選択的露光及び現像により形成する。

第１４図に示すように、細条形状のこれらの窓
４５は、本体２１の上面を横切つて互いにほぼ平
行に延在させ、次いで基板２２上の金属化パター
ン３５及び３６を横切つて互に拡開させる。この
ようにして小形検出素子の密接に配置された線状
配列を基板２２上の外部接続用の大形接触パツド
と共に形成することができる。窓４５は本体２１
を横切つて上述のマスク細条２４の延在する方向
にほぼ垂直な方向に延在させる。２種のマスク２
４及び４４におけるかかる横断細条の特徴は、素
子の線状配列を再現性のある方法で形成する比較
的容易な方法を提供する。窓４５はイオンビーム
エツチングにより基板２２から除去しようとする
本体２１の部分及び金属化パターン３５及び３６
の部分を露出させる。

かかるエツチングは第８図について先に説明し
たと同様な方法で第１５図に示すようにアルゴン
イオンのビーム４７を使用して行なうことができ
る。エツチングは、マスク層４４をエツチングマ
スクとして使用して本体２１の厚さ及び層パター
ン３５及び３６の厚さを貫通して行う。細条形状
の窓４５の幅は例えば12.5μとすることができ、
隣接する窓４５の間のマスクされた本体２１の区
域の幅は50μとすることができる。テルル化水銀
カドミウムのイオンビームエツチングにより急勾
配の側壁が生成し、かつアンダーエツチングが極
めて僅かしか起らないので、モノリシツク本体２
１から検出素子の極めて密接に配置された配列を
作ることができる。従つて、このようにして形成
する素子配列の隣接素子間の間隔を極めて小さく
例えば10μとすることができる。

またアルゴンイオンは同一エツチング工程で露
出する金属化パターンをエツチング除去する。こ
のエツチングは、本体２１の露出部分のほか、金
属化パターン３５及び３６の露出部分で被覆され
ている本体２１の部分を貫通してエツチングする
のに十分な長い時間の間継続する。また、イオン
ビームエツチングにより、マスク層４４又は形成
する素子の端縁の下を意味ある程横方向にエツチ
ングすることなく、素子配列の素子間に位置する
不活性層４及び１４の露出部分が除去される。

第２マスク層４４を除去した後に形成する検出
器配置を第１６図及び第１７図に示す。このよう
にして形成する４個の検出素子５１，５２，５
３，５４からなる群は線状配列として配置され、
その一方の側に金属化パターン部分３５から形成
される共通電極５５を有しかつその反対の側にそ
れぞれ金属化パターン部分３６から形成される
個々の電極６１，６２，６３及び６４を有する。
これらの検出器はそれぞれ、第１７図の検出素子
５４について示すように、赤外線感応材料のメサ
構体３１と、メサ構体３１の両側壁上の個別の金
属電極５５及び例えば６４とを具える。このメサ
構体３１は検出素子５１ないし５４と接触してい
るので、作動中に電流密度が低下する。これは電
極の末端附近及びメサ構体３１の頂面の隣接区域
で起る。不活性層１４がメサ構体３１の頂面を被
覆しているにも拘わらず、普通電荷キヤリアの再
結合速度はこの表面における方がメサ構体３１の
本体におけるより大きいので、かかるメサ構体の
場合には（平坦表面上の電極と比較して）利点を
達成することができる。この理由は、メサ構体３
１の側壁間でその内部に十分な電流を流すことが
できるからである。これにより検出器にとつて十
分な種々の性能上の利点、例えば小さい低周波雑
音という利点を達成することができる。

金属化マスク層２４をエツチングマスクとして
使用して不活性層１４をイオンエツチングする結
果、各検出素子５１ないし５４のメサ構体３１の
頂部上に残存する不活性層１４は端縁においてそ
の個別の電極５５及び例えば６４と隣接する。第
１７図に示すように、検出素子５４の場合には、
不活性化されていない赤外線感応材料は電極５５
及び例えば６４の端部に隣接する頂面において露
出されていない。このことも検出素子５１ないし
５４の性能を向上させる。

第９図ないし第１７図について説明した製造方
法では、二つのマスク工程を必要とするにすぎな
い。第１マスク層２４は金属化パターンを決定
し、その整列は厳密なものではない。第２マスク
層４４は、本体２１から形成される所望の素子及
びその電極のパターンとをそれぞれ決定する。こ
の方法は本出願人が同時に出願する特許出願に説
明されている。かかる方法には、素子配列の隣接
する素子間の間隔が極めて小さいにも拘わらず、
個別のマスク工程、即ち本体２１を素子に分割す
るマスク工程及び電極パターンを形成する他のマ
スク工程における厳密な整列が不必要であるとい
う利点がある。

外部接続は、基板２２上に直接存在する電極５
５，６１，６２，６３及び６４の部分に接続線を
結合することにより、素子配列の素子に対して設
けることができる。

本発明の範囲内において多くの変形例が可能で
ある。第１８図及び第１９図にかかる変形例の１
例を示す。この例では、第１１図に示すイオンビ
ームエツチング工程を、本体２１の厚さ全体を横
断して基板２２の表面まで継続して本体２１をテ
ルル化水銀カドミウムの直立メサ構体３１の形状
とし、このメサ構体３１を基板２２上にそのまま
残存させ、細条２４及び不活性層１４の部分によ
りメサ構体３１の頂部を覆う。次いで第１２図な
いし第１５図について説明したように処理を継続
して検出素子７１ないし７４を具えた第１８図及
び第１９図の検出装置を形成する。本発明の検出
装置のかかる変形例では、素子本体とその電極５
５及び例えば６４との間の接点は、素子７４につ
いて第１９図に示すように、メサ構体の側壁上の
金属により全体に形成される。かかるメサ形素子
では本体全体を横切つて一層大きい割合の電流を
流すことができる。しかも、第１６図及び第１７
図の検出器では、例えば接着剤層２３が本体２１
の端縁まで全体的に延在していない場合には、金
属化パターン３５及び３６は本体２１の端縁から
基板２２まで延在する部分で局部的に弱くなるこ
とがある。しかし、第１８図及び第１９図の検出
器では、接着剤層におけるかかる欠陥はメサ構体
３１を基板表面まで下方にイオンビームエツチン
グすることにより取除くことができ、この結果金
属化を改善することができる。

大きさの異なる本体２１を形成することによ
り、かつ／又は第１マスク層２４及び第２マスク
層４４のうちいずれか又は両者に異なるパターン
を使用することにより、異なる検出素子群を基板
２２上に形成することができる。第２０図ないし
第２２図に１例を示す。この例では、ウエフアか
ら形成される細条部分９従つて本体２１の幅を、
二次元の面状配列を形成する背中合せの２個の線
状検出素子配列を収容するのに十分な大きさにす
ることができる。この場合には第２０図に示すよ
うに、金属化パターンを決定するための第１マス
ク層２４を、本体２１の長さに沿つて互いに平行
に次いで基板２２上で互いに拡開する２個のホト
レジスト細条から構成する。各細条２４は例えば
幅50μとることができ、また本体２１上で例えば
距離100μ離間させることができる。本体２１及
び金属化パターンを二次元の面状配列の素子及び
その電極に分割するには、第２１図に示すよう
に、本体２１のそれぞれの側において、第２マス
ク層４４に対応する１組の細条形態の窓４５を設
ける。生成する検出器配列は、第２２図に示すよ
うに、電極８３及び８４のような個々の電極を有
する素子８１及び８２のような背中合せの素子
と、すべての素子に共通で第２０図の２個の細条
間の区域により画成される中間電極８５からな
る。すべてのこれらの素子例えば素子８１及び８
２はメサ構造を有し、このメサ構造はその側壁に
おいて素子電極、例えば８３，８４及び８５と接
触する。

第２２図に示すような背中合せの素子の配列を
形成する代りに、本体２１の分割に使用したイオ
ンビームエツチングにより各線状配列の交互の素
子区域を取除いて、波形素子配列を形成すること
ができる。

第１０図及び第２０図に示すような長い本体２
１を形成する代りに、短い本体２１を使用するこ
とができ、第２マスク層４４に細条形状の窓４５
を１個のみ設けて２×１の線状配列又は２×２の
面状配列の素子を形成することができる。

第２マスク層４４の細条形状の窓４５の形状を
適当に変更することによつて、電極形成位置間の
赤外線感応材料の部分を第１５図に示すのと同様
な工程におけるイオンビームエツチングにより、
本体２１の厚さ全体にわたりかつ各素子の幅の部
分を横切つて除去して、残存する赤外線感応材料
を貫通して延在しかつ接点区域間の直線に沿つた
距離より長い電流通路を電極間に形成することが
できる。２個のかかる変形素子の例を第２３図に
示す。この技術は本願人が同時に出願する他の特
許出願に記載されているが、参考までに以下にそ
の内容を説明する。本体２１を横切る窓４５を側
方に延在させてほぼ平行な複数個のみぞ孔５６を
形成し、これらのみぞ孔５６を素子の対向する側
壁から延在させて電極間に蛇行電流路を形成する
ことができる。このように電流路を長くすること
によつて検出素子における抵抗及び電荷キヤリヤ
通過時間を増大し、従つて検出器の感度を改善す
ることができる。

第８図に示す細条部分９を、複数個の検出素子
を形成するのに充分な大きさの本体２１に分割す
る代りに、単一検出素子を形成するための本体２
１に分割することができる。第１０図ないし第１
３図に示すマスク段階、メサ・エツチング段階、
金属化段階及び除去段階は、かかる本体２１を研
磨ブロツク５上に載置したまま行うことができ
る。このようにして個々の検出素子本体に電極を
形成し、次いで研磨ブロツク７５から取出し、例
えば米国特許第4062107号明細書に記載されてい
る方法により、検出器基板上で１個の配列に組立
てることができる。この方法では、基板上に堆積
させた相互接続部によつて、側方に延在する素子
電極の部分を、直立するメサ構体の両側における
素子本体の残部の表面上に重ねることができる。
これは本体２１の厚さの全体にわたつてメサ構体
をエツチングしないのが有利であるという１例で
ある。

第１５図に示すイオンビームエツチングによつ
て検出素子の露出側面を形成する。かかる露出側
面は、次いで既知方法で不活性層を形成すること
により不活性化することができるが、イオンビー
ムエツチングされた側面はおそらく表面における
不活性イオンの注入結果として既に固有の不活性
を若干有していることは明らかである。金属化及
び素子の形成の前に不活性層１４を検出素子の上
面に形成する代りに、素子の感応性能動区域及び
その側面を次の処理によつて不活性にすることが
できる。

本発明者らは、イオンビームエツチングは、特
にイオンビームの少くとも一部が電子で中和され
ている場合には、テルル化水銀カドミウムのよう
な赤外線感応材料に対する特に再現性の大きいエ
ツチング方法であり、かつかかる材料に対する重
大な損傷を回避することができることを確かめ
た。しかし、イオンビームエツチングの代りに、
他の同等なイオンエツチング形態、例えばいわゆ
る「マグネトロンスパツタ」を使用することがで
きる。この「マグネトロンスパツタ」では、スパ
ツタエツチングに使用するイオン束を磁界により
集中させる。マグネトロンスパツタは、例えば
「Solid State Technology」12月号（1978年），第
66〜72頁に記載されている。他のイオンエツチン
グ方法は「Philips Technical Review」第35
巻、７／８号、第109〜208頁、及び「Journal
Vacuum Science Technology」第13巻、５号，
第1003〜1007頁に記載されている。

テルル化水銀カドミウムの検出素子を形成する
代りに、他の赤外線感応材料、例えばテルル化鉛
錫のような他の三成分金属間カルコゲナイドであ
るいは硫化鉛又はアンチモン化インジウムのよう
な他の単結晶半導体を使用することができる。

上述の例では、均一な材料組成を有しかつ固有
の光導電性に基いて作動する検出器に使用るため
の素子本体にオーム接点電極を設けている。しか
し、素子本体の感応性メサ区域内に位置するｐ―
ｎ接合を有している検出素子を製造することも本
発明の範囲内にある。この場合には、素子は、メ
サ構体の側壁上に延在しかつ本体のｐ型及びｎ型
領域にオーム触接する電極を有する。

また、金及びクロム以外の金属、例えばアルミ
ニウム又は銀を使用して電極を形成することがで
き、かつ検出器基板をサフアイア以外の材料から
作ることができることは明らかである。従つて、
例えば絶縁基板２２を、例えば、アルミナ、シリ
カ又はベリリアから作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明方法におけるウエ
フア薄層化工程の各段階を示す説明図、第４図は
このウエフアから細条部分を形成するための次の
イオンビームエツチング工程における研磨ブロツ
ク上の薄層化ウエフアの断面図、第５図はイオン
ビームエツチング工程の後における薄層化ウエフ
アの平面図であつて、第４図の断面図はこの第５
図の―線に沿つて切断されたものである。第
６図は薄層化しかつ丸味を付ける工程の後におけ
る第４図と同一の線に沿つて切断した断面図、第
７図は次の陽極化処理後のこのウエフアの３個の
細条部分の部分断面図、第８図は第５図の―
線に沿つて切断した断面図であつて、ウエフアの
細条部分を個別の本体に分割するための別個のイ
オンビームエツチング工程を示す説明図である。
第９図は次の製造工程において検出素子基板上に
取付けたかかる本体のうちの１個の平面図、第１
０図は第１マスク層を設けた後における第９図の
配置の本体の平面図、第１１図はイオンビームエ
ツチングによつてこの本体表面においてメサ構体
を形成した後に第１０図のXI―XI線に沿つて切断
した断面図、第１２図は金属堆積工程後の第１１
図に示す配置の断面図、第１３図は第１マスク層
を除去した後の第１２図に示す配置の平面図、第
１４図は検出素子及びそれらの電極の所望パター
ンを決定するために第２マスク層を設けた後の第
１３図に示す配置の平面図、第１５図は前記所望
パターンを形成するためのイオンビームエツチン
グ工程中の第１４図の配置の断面図、第１６図は
本発明方法により製造した検出素子の配列の１例
の平面図、第１７図は第１６図の―線に
沿つて切断した断面図、第１８図は第１６図の変
形例であり、本発明方法により製造した検出素子
の配列の他の例の平面図、第１９図は第１８図の
―線に沿つて切断した断面図、第２０図
及び第２１図はそれぞれ第１０図及び第１４図の
変形例であり、本発明方法の１例により素子配列
を製造する際の異なる工程における配置の平面
図、第２２図は第２０図及び第２１図に示す工程
を経て本発明方法により製造した素子の配列の他
の例の断面図、第２３図は本発明方法により製造
した検出素子の配列の他の例の一部平面図であ
る。 １…赤外線感応材料のウエフア、２，５…研磨
ブロツク、３，７…ワツクス層、４，１４…不活
性層、８…みぞ孔、９…細条部分、１０…ホトレ
ジストマスク層、１１…直交細条、１２…ビー
ム、１４…不活性層、１６…ホトレジストマスク
層、１７…ビーム、２１…赤外線感応材料の個別
の本体、２２…絶縁基板、２３…接着剤層、２４
…第１ホトレジストマスク層（マスク細条、ホト
レジスト細条）、２６…本体の最初の不活性化表
面を示す破線、２７…ビーム、３１…メサ構体、
３３…金属層、３５，３６…金属化パターン（層
パターン）、４４…第２ホトレジストマスク層、
４５…窓、４７…ビーム、５１，５２，５３，５
４…検出素子、５５，６１，６２，６３，６４…
電極、５６…みぞ孔、７１，７２，７３，７４…
検出素子、８１，８２…検出素子、８３，８４，
８５…電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 赤外線検出素子５１〜５４，７１〜７４を製
   造するに当り、 (a) 赤外線感応材料の本体２１を設け、該本体の
   表面の一部分上にマスク層２４を形成し、 (b) 前記マスク層２４をエツチングマスクとして
   使用してイオンエツチングを行うことにより前
   記本体２１の表面から前記赤外線感応材料の一
   部分を取除いて前記マスク層２４が頂部を占め
   る赤外線感応材料のメサ構体３１を形成し、 (c) 前記マスク層２４上及び前記メサ構体３１の
   側壁上に金属３３を堆積させ、 (d) 前記マスク層２４を取除いてこの層の上の前
   記金属を除去し、かつ前記メサ構体３１の側壁
   上の前記金属を残存させて前記検出素子の個別
   の電極５５，６１〜６４を形成する ことを特徴とする赤外線検出素子の製造方法。 ２ 前記マスク層２４を形成する以前に、不活性
   層１４を前記本体２１の表面に形成し、前記マス
   ク層２４を前記不活性層１４上に形成し、イオン
   エツチング中に不活性層１４の一部分を除去して
   前記メサ構体３１の頂部と前記マスク層２４との
   間の前記不活性層１４の部分を残存させる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記赤外線感応材料の表面を陽極酸化するこ
   とにより前記不活性層１４を形成する特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ４ イオンエツチングを前記本体２１の厚さの一
   部のみにわたつて行つて前記本体２１の残部上に
   直立する前記メサ構体３１を形成し、前記電極５
   ５，６１〜６４を形成する金属３３を前記メサ構
   体３１の側壁及び前記本体２１の前記残部の表面
   の両者の上に堆積させる特許請求の範囲の第１〜
   ３項のいずれか一つの項に記載の方法。 ５ イオンエツチングにより前記本体２１の表面
   から赤外線感応材料を除去して前記本体の残部上
   に直立する赤外線感応材料の個別のメサ構体８
   １，８２を形成し、次いで前記個別のメサ構体間
   の前記本体上に堆積させた金属８５によつて中間
   の共通電極を形成する特許請求の範囲第４項記載
   の方法。 ６ イオンエツチングを前記本体の厚さの全体に
   わたつて行つて、前記電極５５，６４と前記本体
   との間の接点を前記メサ構体７４の側壁上の金属
   全体によつて形成する特許請求の範囲の第１〜３
   項のいずれか一つの項に記載の方法。 ７ 前記マスク層２４をホトレジスト層から形成
   する特許請求の範囲の第１〜６項のいずれか一つ
   の項に記載の方法。 ８ 前記金属３３を蒸着により堆積する特許請求
   の範囲の第１〜７項のいずれか一つの項に記載の
   方法。 ９ 前記金属３３を、赤外線感応材料に直接堆積
   させたクロムの第１層と、このクロム層上に堆積
   させた金の第２層とから構成する特許請求の範囲
   の第１〜８項のいずれか一つの項に記載の方法。 １０ イオンビームを使用して前記イオンエツチ
   ングを行う特許請求の範囲の第１〜９項のいずれ
   か一つの項に記載の方法。 １１ 前記赤外線感応材料がテルル化水銀カドミ
   ウム（Cd_1-XH_gxTe，ただし、０＜ｘ＜１）であ
   る特許請求の範囲の第１〜１０項のいずれか一つ
   の項に記載の方法。