JPH0265181A - 赤外線検知装置 - Google Patents
赤外線検知装置Info
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- JPH0265181A JPH0265181A JP63218109A JP21810988A JPH0265181A JP H0265181 A JPH0265181 A JP H0265181A JP 63218109 A JP63218109 A JP 63218109A JP 21810988 A JP21810988 A JP 21810988A JP H0265181 A JPH0265181 A JP H0265181A
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- Japan
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- infrared
- wavelength band
- infrared rays
- lens
- crystal layer
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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】
〔手肌 要〕
赤外線検知装置に関し、
短波長域と長波長域の赤外線を検知できる検知素子が一
枯して一枚の基板上に形成され、構造が簡単な赤外線検
知装置を目的とし、 赤外線透過基板の裏面側に設置されたレンズと、前記赤
外線透過基板上に形成され、赤外線の短波長帯に感度を
有し、前記短波長帯の赤外線の波長と長波長帯の赤外線
の波長とで決定される色収差の値に略等しい厚さを有す
る第１の結晶層に形成された第１のホトダイオードアレ
イと、前記検知すべき赤外線の長波長帯に感度を有する
第２の結晶層に形成された第２のホトダイオードアレイ
とよりなり、前記レンズを介して基板の裏面側より短波
長帯と長波長帯の赤外線を入射し、前記短波長帯の赤外
線による色収差で決定される前記レンズの第１の焦点を
前記基板と第１の結晶層の境界面に合致させるとともに
、前記赤外線の長波長帯の色収差によって決定されるレ
ンズの第２の焦点を、前記第１および第２の結晶層の境
界面にそれぞれ合致させ、前記短波長帯の赤外線を前記
第１のホトダイオードアレイで、前記長波長帯の赤外線
を第２のホトダイオードアレイで検知することで構成す
る。
枯して一枚の基板上に形成され、構造が簡単な赤外線検
知装置を目的とし、 赤外線透過基板の裏面側に設置されたレンズと、前記赤
外線透過基板上に形成され、赤外線の短波長帯に感度を
有し、前記短波長帯の赤外線の波長と長波長帯の赤外線
の波長とで決定される色収差の値に略等しい厚さを有す
る第１の結晶層に形成された第１のホトダイオードアレ
イと、前記検知すべき赤外線の長波長帯に感度を有する
第２の結晶層に形成された第２のホトダイオードアレイ
とよりなり、前記レンズを介して基板の裏面側より短波
長帯と長波長帯の赤外線を入射し、前記短波長帯の赤外
線による色収差で決定される前記レンズの第１の焦点を
前記基板と第１の結晶層の境界面に合致させるとともに
、前記赤外線の長波長帯の色収差によって決定されるレ
ンズの第２の焦点を、前記第１および第２の結晶層の境
界面にそれぞれ合致させ、前記短波長帯の赤外線を前記
第１のホトダイオードアレイで、前記長波長帯の赤外線
を第２のホトダイオードアレイで検知することで構成す
る。
本発明は赤外線検知装置に係り、特に短波長の赤外線と
長波長の赤外線が検知できる赤外線検知装置に関する。
長波長の赤外線が検知できる赤外線検知装置に関する。
赤外線には主として３〜５μｍの短波長の赤外線と、１
０μｍの長波長の赤外線の二種類の赤外線がある。
０μｍの長波長の赤外線の二種類の赤外線がある。
従来、このような二種類の赤外線を検知する赤外線検知
装置としては、前記短波長側に感度を有する化合物半導
体結晶と、長波長側に感度を有する化合物半導体結晶と
を別個に用意し、この別個に用意した結晶にホトダイオ
ード等の赤外線検知装置をそれぞれ別個に形成している
。
装置としては、前記短波長側に感度を有する化合物半導
体結晶と、長波長側に感度を有する化合物半導体結晶と
を別個に用意し、この別個に用意した結晶にホトダイオ
ード等の赤外線検知装置をそれぞれ別個に形成している
。
そのため、この検知装置に接続される信号処理装置を別
個に設ける等、これら検知装置および信号処理装置を組
み合わせた検査システムが必要となり、赤外線検知シス
テムが複雑化、かつ大型化する問題がある。
個に設ける等、これら検知装置および信号処理装置を組
み合わせた検査システムが必要となり、赤外線検知シス
テムが複雑化、かつ大型化する問題がある。
本発明は一ヒ記した問題点を解決し、−枚の基板Ｊ−に
短波長側の赤外線を検知する素子と、長波長側の赤外線
を検知する素子とを一括して形成した構造の節単な赤外
線検知装置の提供を目的とする。
短波長側の赤外線を検知する素子と、長波長側の赤外線
を検知する素子とを一括して形成した構造の節単な赤外
線検知装置の提供を目的とする。
第１図は本発明の赤外線検知装置の原理図で、図示する
ように、赤外線透過基板１の裏面側に設置されたレンズ
２と、前記赤外線透過基板上に形成され、赤外線の短波
長帯に感度を有し、前記短波長帯の赤外線の波長と長波
長帯の赤外線の波長とで決定される色収差の値に略等し
い厚さを有する第１の結晶層３に形成された第１の赤外
線検知素子４と、前記検知すべき赤外線の長波長帯に感
度を有する第２の結晶Ｎ５に形成された第２の赤外線検
知素子６とよりなり、前記レンズ２を介して基板１の裏
面側より短波長帯と長波長帯の赤外線を入射し、前記短
波長帯の赤外線による色収差で決定される前記レンズの
第１の焦点７を前記基板と第１の結晶層の境界面に合致
させるとともに、前記赤外線の長波長帯の色収差によっ
て決定されるレンズの第２の焦点８を、前記第１および
第２の結晶層の境界面にそれぞれ合致させ、前記短波長
帯の赤外線を前記第１の赤外線検知素子４で、前記長波
長帯の赤外線を第２の赤外線検知素子６で検知すること
で構成する。
ように、赤外線透過基板１の裏面側に設置されたレンズ
２と、前記赤外線透過基板上に形成され、赤外線の短波
長帯に感度を有し、前記短波長帯の赤外線の波長と長波
長帯の赤外線の波長とで決定される色収差の値に略等し
い厚さを有する第１の結晶層３に形成された第１の赤外
線検知素子４と、前記検知すべき赤外線の長波長帯に感
度を有する第２の結晶Ｎ５に形成された第２の赤外線検
知素子６とよりなり、前記レンズ２を介して基板１の裏
面側より短波長帯と長波長帯の赤外線を入射し、前記短
波長帯の赤外線による色収差で決定される前記レンズの
第１の焦点７を前記基板と第１の結晶層の境界面に合致
させるとともに、前記赤外線の長波長帯の色収差によっ
て決定されるレンズの第２の焦点８を、前記第１および
第２の結晶層の境界面にそれぞれ合致させ、前記短波長
帯の赤外線を前記第１の赤外線検知素子４で、前記長波
長帯の赤外線を第２の赤外線検知素子６で検知すること
で構成する。
第１図に示すようにレンズの色収差は、該レンズに入射
する赤外線の波長がλ１．λ２のように異なると、像の
生じる位置、即ち焦点（Ｆ）や像の大きさが異なる現象
で、これはレンズを構成している材料の屈折率が光の波
長によって異なるために生じる。
する赤外線の波長がλ１．λ２のように異なると、像の
生じる位置、即ち焦点（Ｆ）や像の大きさが異なる現象
で、これはレンズを構成している材料の屈折率が光の波
長によって異なるために生じる。
レンズ２の色収差Δｆは、レンズの平均屈折率ｎに対す
る焦点距離をｆとすると、第（１）式で示される。
る焦点距離をｆとすると、第（１）式で示される。
Δｒ−ｒΔｎ ／ ｎ −１・・・・・・・・・（１）
更にレンズに入射する光線の波長をλ０．λ２とすると
、」１記Δｎは第（２）式で表される。
更にレンズに入射する光線の波長をλ０．λ２とすると
、」１記Δｎは第（２）式で表される。
Δｎ＝ｎ （λ、）−ｎ（λ２）・・・・・・・・・（
２）従って、レンズに異なった二種類の波長の赤外線、
即ち波長λ、が３〜５μｍの短波長帯の赤外線と、波長
ス２が１０μｍの長波長帯の赤外線を入射させた場合、
レンズの色収差によって異なった２箇所に焦点ｒ＋（λ
＋）、ｒｚ （λ２）が形成され、この異なった２箇所
の焦点の位置に、−枚の基板上に形成され、上記二種類
の波長の各々に感度を有する結晶層で形成された二種類
のホトダイオードを配設することで、−個の赤外線セン
サで二種類の波長の赤外線を検知できる。
２）従って、レンズに異なった二種類の波長の赤外線、
即ち波長λ、が３〜５μｍの短波長帯の赤外線と、波長
ス２が１０μｍの長波長帯の赤外線を入射させた場合、
レンズの色収差によって異なった２箇所に焦点ｒ＋（λ
＋）、ｒｚ （λ２）が形成され、この異なった２箇所
の焦点の位置に、−枚の基板上に形成され、上記二種類
の波長の各々に感度を有する結晶層で形成された二種類
のホトダイオードを配設することで、−個の赤外線セン
サで二種類の波長の赤外線を検知できる。
以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。
する。
第２図に本発明の赤外線検知装置の一実施例を示す。図
示するように赤外線を透過するＣｄＴｅ基板１１ヒに第
１層のＰ型のＨｇ＋−ｘ Ｃｄｘ Ｔｅ （ｘ ＝０．
３）の結晶層１２と第２層のＰ型のＩ（ｇｌ−、ＣｄＸ
Ｔｅ （ｘ ＝０．２）の結晶層１３ががそれぞれ気相
エピタキシャル成長法により形成されている。
示するように赤外線を透過するＣｄＴｅ基板１１ヒに第
１層のＰ型のＨｇ＋−ｘ Ｃｄｘ Ｔｅ （ｘ ＝０．
３）の結晶層１２と第２層のＰ型のＩ（ｇｌ−、ＣｄＸ
Ｔｅ （ｘ ＝０．２）の結晶層１３ががそれぞれ気相
エピタキシャル成長法により形成されている。
上記第１層の結晶層１２は赤外線の短波長帯（λ。
＝３〜５μｍ）に高感度を有し、第２層の結晶層１３は
赤外線の長波長（λ２−１０μＩＩ＋）に高感度を有し
、上記第１層の結晶層１２の厚さｄは、前記第（１）弐
で示された色収差の値のΔｒと同一の厚さとなるように
する。
赤外線の長波長（λ２−１０μＩＩ＋）に高感度を有し
、上記第１層の結晶層１２の厚さｄは、前記第（１）弐
で示された色収差の値のΔｒと同一の厚さとなるように
する。
この結晶層３のエネルギーバンドギャップＥｇは！１を
ブランクの定数（６，６２６Ｘ１０−”Ｊｓ）とし、Ｃ
を光速（２，９９７９Ｘ １０８ｍ／５ｅｃ） とする
と、Ｅｇ、＝ｈｃ／λ、 −１，２４／ λ、となり、
また結晶層５のエネルギーバンドギャップＥｇ２ ＝ｈ
ｃ／ λ２＝］、、２４／ λ２となる。
ブランクの定数（６，６２６Ｘ１０−”Ｊｓ）とし、Ｃ
を光速（２，９９７９Ｘ １０８ｍ／５ｅｃ） とする
と、Ｅｇ、＝ｈｃ／λ、 −１，２４／ λ、となり、
また結晶層５のエネルギーバンドギャップＥｇ２ ＝ｈ
ｃ／ λ２＝］、、２４／ λ２となる。
このように第１の結晶層３の厚さｄを色収差の値Δｆと
同一の厚さとすることで、基板１１の裏面より入射され
た長波長帯の光（１０μｍ）は、第１の結晶層３と第２
の結晶層５の境界面に焦点（ｆ２）が合致するようにな
り、長波長帯の光が効率良く検知できる。
同一の厚さとすることで、基板１１の裏面より入射され
た長波長帯の光（１０μｍ）は、第１の結晶層３と第２
の結晶層５の境界面に焦点（ｆ２）が合致するようにな
り、長波長帯の光が効率良く検知できる。
例えば焦点距離ｆが３０ｍｍのＳｉのレンズを用いると
、赤外線の短波長（５μｍ）に於けるレンズの屈折率は
３．４２２１で、赤外線の長波長（１０μｍ）に於ける
レンズの屈折率は３．４１７７より第（１）式により、
色収差Δｆ ＝５４．６μｍとなるのでｄの厚さは５４
．６１１ｍの厚さにする。
、赤外線の短波長（５μｍ）に於けるレンズの屈折率は
３．４２２１で、赤外線の長波長（１０μｍ）に於ける
レンズの屈折率は３．４１７７より第（１）式により、
色収差Δｆ ＝５４．６μｍとなるのでｄの厚さは５４
．６１１ｍの厚さにする。
更にＨ記第２層の結晶層１３の表面より第１層の結晶層
１２の境界面１４に到達するまでメサ状にエツチングさ
れ、そのメサエッチングされた箇所には、絶縁膜１５で
被覆され、該メサの頂部１６とメサの底部１７は絶縁膜
１５が窓開きされてＮ型の不純物であるボロン（Ｂ）原
子がイオン注入されてＮ型層が形成され、赤外線の短波
長側に感度を有する第１のホトダイオードアレイ１８と
、赤外線の長波長側に感度を有する第２のホトダイオー
ドアレイ１９がそれぞれ形成される。
１２の境界面１４に到達するまでメサ状にエツチングさ
れ、そのメサエッチングされた箇所には、絶縁膜１５で
被覆され、該メサの頂部１６とメサの底部１７は絶縁膜
１５が窓開きされてＮ型の不純物であるボロン（Ｂ）原
子がイオン注入されてＮ型層が形成され、赤外線の短波
長側に感度を有する第１のホトダイオードアレイ１８と
、赤外線の長波長側に感度を有する第２のホトダイオー
ドアレイ１９がそれぞれ形成される。
そして各々のホトダイオードアレイ１８と、ホトダイオ
ードアレイ１９にＩｎ金属バンプ２１が接続され、この
金属バンプ２１がＳｉ基板に形成されている電荷結合装
置２２の入力ダイオードに接続されている。
ードアレイ１９にＩｎ金属バンプ２１が接続され、この
金属バンプ２１がＳｉ基板に形成されている電荷結合装
置２２の入力ダイオードに接続されている。
このような赤外線検知装置のＣｄＴｅ基板１１の裏面側
より前記したレンズ２を介して赤外線を入射させる。そ
して５μｍの短波長帯の赤外線を入射させた時のレンズ
の屈折率値の変動による色収差で決まる第１の焦点７の
位置を基板と第１の結晶層の境界面２０に合致させる。
より前記したレンズ２を介して赤外線を入射させる。そ
して５μｍの短波長帯の赤外線を入射させた時のレンズ
の屈折率値の変動による色収差で決まる第１の焦点７の
位置を基板と第１の結晶層の境界面２０に合致させる。
すると５μｍの波長の光はＣｄＴｅ基板１１を透過した
後、前記境界面２０に導入されて第１の結晶層１２内で
キャリアと成って第１のホトダイオードアレイ１８でそ
のキャリアが光電変換されてその赤外線像が検知される
。
後、前記境界面２０に導入されて第１の結晶層１２内で
キャリアと成って第１のホトダイオードアレイ１８でそ
のキャリアが光電変換されてその赤外線像が検知される
。
また赤外線の内、長波長帯の赤外線は基板１１と第１層
の結晶層１２を透過して第１層の結晶層１２と第２層の
結晶層１３の境界面１４より第２層の結晶層１３内に入
り、この結晶層１３内で光電変換された後、第２のホト
ダイオードアレイ１９で検知される。このようにしてホ
トダイオードアレイで検知された信号をインジウム金属
バンプ２１を用いて電荷結合装置２２の入力ダイオード
に導入し、長波長帯の信号および短波長帯側の信号を転
送電極で時系列的に転送して信号処理する。
の結晶層１２を透過して第１層の結晶層１２と第２層の
結晶層１３の境界面１４より第２層の結晶層１３内に入
り、この結晶層１３内で光電変換された後、第２のホト
ダイオードアレイ１９で検知される。このようにしてホ
トダイオードアレイで検知された信号をインジウム金属
バンプ２１を用いて電荷結合装置２２の入力ダイオード
に導入し、長波長帯の信号および短波長帯側の信号を転
送電極で時系列的に転送して信号処理する。
このようにすれば、短波長帯の赤外線と長波長帯の赤外
線が一枚の基板上に形成された一個の赤外線検知装置に
よって検知され、従来のように２個の赤外線検知装置を
必要としなくなり赤外線検知システムが簡単な装置構成
となる。
線が一枚の基板上に形成された一個の赤外線検知装置に
よって検知され、従来のように２個の赤外線検知装置を
必要としなくなり赤外線検知システムが簡単な装置構成
となる。
また上記信号処理装置で処理された信号をＡＤ変換回路
でＡＤ変換し、ＣＲＴに赤外線画像を形成するようにし
ても良い。
でＡＤ変換し、ＣＲＴに赤外線画像を形成するようにし
ても良い。
〔発明の効果］
以−ヒの説明から明らかなように本発明によれば、短波
長帯と長波長帯との二液長帯の赤外線を検知する検査シ
ステムが、赤外線を集光するレンズと、赤外線検知セン
サと該検知センサで得られた信号を処理する信号処理装
置がそれぞれ１個で構成されるため複雑な光学系を必要
とせず、簡単な赤外線検知システムで二液長帯の赤外線
が検知できる効果がある。
長帯と長波長帯との二液長帯の赤外線を検知する検査シ
ステムが、赤外線を集光するレンズと、赤外線検知セン
サと該検知センサで得られた信号を処理する信号処理装
置がそれぞれ１個で構成されるため複雑な光学系を必要
とせず、簡単な赤外線検知システムで二液長帯の赤外線
が検知できる効果がある。
第１図は本発明の赤外線検知装置の原理図、第２図は本
発明の赤外線検知装置の一実施例を示す断面図である。
発明の赤外線検知装置の一実施例を示す断面図である。
図に於いて、
１は赤外線透過基板、２はレンズ、３は第１の結晶層、
４は第１の赤外線検知素子、５は第２の結晶層、６は第
２の赤外線検知素子、７は第１の焦点、８は第２の焦点
、１１はＣｄＴｅ基板、１２は第１屑Ｐ型１１ｇ＋−＋
ｔ ＣｄＸ Ｔｅ結晶（ｘ＝０．３）、１３は第２屠Ｐ
型１１ｇ＋−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶（ｘ＝０．２）、１４
．２０は境界面、１５は絶縁膜、１６はメサ頂部、１７
はメサ底部、１８は第１のホトダイオードアレイ、１９
は第２のホトダイオードアレイ、２１はＩｎ金属ハンプ
、２２は電荷結合装置を示す。
４は第１の赤外線検知素子、５は第２の結晶層、６は第
２の赤外線検知素子、７は第１の焦点、８は第２の焦点
、１１はＣｄＴｅ基板、１２は第１屑Ｐ型１１ｇ＋−＋
ｔ ＣｄＸ Ｔｅ結晶（ｘ＝０．３）、１３は第２屠Ｐ
型１１ｇ＋−ｘ ＣｄＸＴｅ結晶（ｘ＝０．２）、１４
．２０は境界面、１５は絶縁膜、１６はメサ頂部、１７
はメサ底部、１８は第１のホトダイオードアレイ、１９
は第２のホトダイオードアレイ、２１はＩｎ金属ハンプ
、２２は電荷結合装置を示す。
＄４”）１ ／ｌ ｆ’ 、７＃？’Ａ 孜夫ｖｈｉｌ
／ｌ／ｌ ＫＧり第１図 ント）ｆｌ１１？月褐ガフＬｒ字不虻欠ロ茗！ｔの一究
メ台づンゴのＩ牟面図第２図
／ｌ／ｌ ＫＧり第１図 ント）ｆｌ１１？月褐ガフＬｒ字不虻欠ロ茗！ｔの一究
メ台づンゴのＩ牟面図第２図
Claims (2)
- （１）赤外線透過基板（１）の裏面側に設置されたレン
ズ（２）と、前記赤外線透過基板上に形成され、赤外線
の短波長帯に感度を有し、前記短波長帯の赤外線の波長
と検知すべき長波長帯の赤外線の波長とで決定される前
記レンズの色収差の値に略等しい厚さを有する第１の結
晶層（３）に形成された第１の赤外線検知素子（４）と
、前記検知すべき赤外線の長波長帯に感度を有する第２
の結晶層（５）に形成された第２の赤外線検知素子（６
）とよりなり、前記レンズ（２）を介して基板（１）の
裏面側より短波長帯と長波長帯の赤外線を入射し、前記
短波長帯の赤外線による色収差で決定される前記レンズ
の第１の焦点（７）を前記基板と第１の結晶層の境界面
に合致させるとともに、前記赤外線の長波長帯の色収差
によって決定されるレンズの第２の焦点（８）を、前記
第１および第２の結晶層の境界面にそれぞれ合致させ、
前記短波長帯の赤外線を前記第１の赤外線検知素子（４
）で、前記長波長帯の赤外線を第２の赤外線検知素子（
６）で検知することを特徴とする赤外線検知装置。 - （２）前記基板（１）上に形成された第２の結晶層（５
）より第１の結晶層（３）に至って所定のパターンにメ
サエッチし、該メサの頂部の第２の結晶層（５）の表面
と、前記メサの底部の第１の結晶層（３）の底部に不純
物原子を導入してＰ−Ｎ接合を形成したことを特徴とす
る請求項１記載の赤外線検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218109A JPH0265181A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 赤外線検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218109A JPH0265181A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 赤外線検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265181A true JPH0265181A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16714770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63218109A Pending JPH0265181A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 赤外線検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265181A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04260368A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-09-16 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 複数波長赤外検出装置 |
| JPH07159717A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-23 | Toshiba Tesco Kk | 光学系一軸受信方式 |
| JP2004095669A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-25 | Toyota Motor Corp | 光電変換素子 |
| JP2004103649A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Toyota Motor Corp | 熱光発電用光電変換素子 |
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| KR100437150B1 (ko) * | 2001-12-12 | 2004-06-25 | 주식회사 케이이씨 | 적외선 감지소자의 범프 제조방법 및 범프구조 |
| JP2007184603A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-07-19 | Magnachip Semiconductor Ltd | バックサイド照明構造のｃｍｏｓイメージセンサ及びその製造方法 |
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-
1988
- 1988-08-30 JP JP63218109A patent/JPH0265181A/ja active Pending
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