JPH04148571A

JPH04148571A - 赤外線検知素子の製造方法

Info

Publication number: JPH04148571A
Application number: JP2272466A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Ueda; 知史上田; Koji Hirota; 廣田　耕治; Shigeki Hamashima; 濱嶋　茂樹; Hiroyuki Tsuchida; 土田　浩幸; Noriaki Sato; 佐藤　徳明
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1992-05-21

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。

Description

【発明の詳細な説明】概要化合物半導体結晶を用いた赤外線検知素子の製造方法に
関し、高品質な赤外線検知素子の提供を目的とし、化合物半導
体結晶の表面に、電極となるべき金属膜を形成してなる
赤外線検知素子の製造方法において、アニール処理後の
膨張又は収縮の態様が互いに異なる第１の金属層と第２
の金属層とを、交互に積層して前記金属膜を形成し、該
金属膜の膨張又は収縮によって生じる内部応力が小さく
なるように構成する。

産業上の利用分野本発明は化合物半導体結晶を用いた赤外線検知素子の製
造方法に関する。

赤外線センサは目標物体に接触することなく物体の存在
、形状、温度、組成等を知ることができるたｔ１人工衛
星による気象観測、防犯、防災、地質・資源調査、赤外
線サーモグラフィーによる医療用等の多くの分野で用い
られている。このような赤外線センサのうち、二元又は
三元化合物半導体を利用した光電効果型センサは、感度
が高く、応答速度も速いという特性を有している。

光電効果型センサは、光導電型、光起電力型、ＭＩＳ型
に大別されるが、このうち光導電型センサを構成する化
合物半導体結晶としてＨｇＣｄＴｅ結晶がよく用いられ
る。ＨｇＣｄＴｅ結晶は通常液相エピタキシャル結晶成
長方法により製造され、この結晶上に金属薄膜からなる
電極を形成して赤外線検知素子として使用している。こ
の赤外線検知素子は、光照射時の抵抗変化を電圧変化と
して検知するものであり、結晶に微小な力が作用しただ
けでもその感度特性が劣化するため、結晶表面に形成さ
れる電極の膨張又は収縮による感度特性の劣化を防止す
る必要がある。

従来の技術第２図は一般的な赤外線検知素子の構成図である。１１
はサファイア基板であり、このサファイア基板１１上に
は、ＨｇＣｄＴｅ結晶１２が接着剤１３等により接着さ
れている。１４は赤外線受光部であり、電極１５．１５
を両側から形成することにより受光部１４０幅が規制さ
れている。この電極１５．１５には信号取出し用のボン
ディングワイヤ１６．１６が超音波ボンディング等によ
りボンディングされる。また、図示は省略しているが、
ＨｇＣｄＴｅ結晶１２の表面は硫化亜鉛（ＺｎＳ）の膜
が形成されることにより保護されている。このような構
成の赤外線検知素子がサファイア基板ｌｌ上に複数形成
されており、それぞれの受光部１４に赤外線が入射され
ると、その強度により電極１５．１５間の抵抗値が変化
するので、この変化を電圧変化として検知するものであ
る。

電極１５としては、例えば、ＨｇＣｄＴｅ結晶１２に対
するオーミック特性が良好なニッケル（Ｎｉ）やクロム
（Ｃｒ）等の金属が用いられる。

電極１５は、ＨｇＣｄＴｅ結晶１２上にレジストパター
ンを形成した後に、蒸着やスパッタリングにより数千人
の金属膜を形成し、レジストパターンを除去することに
より形成される。あるいは、ＨｇＣｄＴｅ結晶１２上に
蒸着やスパッタリングにより数千人の金属膜を形成し、
この上にレジストパターンを形成した後にエツチングし
て形成される。その後、高温度環境下（例えば、１００
℃）に数十時間放置して電極（膜）１５の原子配列を安
定させる等のための処理であるアニール処理が施される
。

発明が解決しようとする課題上述したように、電極としては、ＨｇＣｄＴｅ結晶に対
するオーミック特性が良好°である等の観点から、ニッ
ケルやクロムが用いられるが、ニッケルやクロムはアニ
ール処理後の膨張又は収縮が顕著であり、膜厚が約千人
を超すと、内部応力のためにＨｇＣｄＴｅ結晶に結晶歪
みが発生して素子感度が劣化したり、最悪の場合には電
極が剥離することがあるという問題があった。そして、
電極の膜厚としては、ボンディング等の観点から数千人
とする必要があり、高品質な赤外線検知素子を製造する
ことは難しかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、高
品質な赤外線検知素子の提供を目的としている。

課題を解決するための手段上述した課題を解決するために、化合物半導体結晶の表
面に、電極となるべき金属膜を形成してなる赤外線検知
素子の製造方法として以下のような方法を提供する。

即ち、第１図に示されているように、アニール処理後の
膨張又は収縮の態様が互いに異なる第１の金属層２ａと
第２の金属層２ｂとを、化合物半導体結晶１上に交互に
積層して所望厚さの金属膜２を形成する。ここで、膨張
又は収縮の態様が異なるとは、各金属層２ａ、２ｂの一
方は膨張して他方は収縮すること、あるいは、双方共に
収縮（又は膨張）するがその程度が異なることをいう。

この膨張又は収縮の態様は、各金属層２ａ、２ｂの形成
方法、材質、層厚等を適宜組み合わせて選定することに
より異ならせることができる。

作　　　用本発明によれば、各金属層２ａ、２ｂの膨張又は収縮は
互いに作用し合うことにより相殺され、又は緩和される
から、電極（金属膜２）全体としての膨張又は収縮の程
度を従来よりも小さくすることが可能であり、化合物半
導体結晶１に作用する力を少なくすることができる。こ
れにより、化合物半導体結晶に結晶歪みを発生させるこ
とが少なくなり、素子感度の劣化が防止されるとともに
、電極の剥離という事態の発生も少なくすることができ
る。

実　　施　　例以下、上述したアニール処理後の膨張又は収縮の態様を
異ならせるための第１の金属層と第２の金属層の形成方
法等について説明する。

（１）上記第１の金属層を比較的高速度（高し−）：１
０人／Ｓ程度）で蒸着により形成し、第２の金属層を比
較的低速度（低し−ト二０．１〜２．０人／Ｓ程度）で
蒸着により形成することにより、アニール処理後の膨張
又は収縮の態様を異ならせることができる。

第１の金属層及び第２の金属層の材質としては、ニッケ
ルを用いることができる。ニッケルは、比較的高速度で
蒸着させた場合には、アニール処理実施後に収縮するこ
とが確認されており、一方、比較的低速度で蒸着させた
場合には、アニール処理後に膨張することが確認されて
いる。この性質を利用して、高レート蒸着層と低レート
蒸着層を交互に積層することにより、全体として化合物
半導体結晶に作用する力が小さい電極膜を形成すること
ができる。尚、低レート蒸着層と高レート蒸着層との層
厚比は、（１〜５）：１程度にすることができる。

また、第１の金属層及び第２の金属層の材質として、ク
ロムを用いることもできる。クロムは、上記ニッケルの
場合と反対の現象を呈することが確認されているので、
同様の効果を得ることができる。

（２）上記第１の金属層を比較的高速度でスパッタリン
グにより形成し、第２の金属層を比較的低速度でスパッ
タリングにより形成することにより、アニール処理後の
膨張又は収縮の態様を異ならせることができる。

第１の金属層及び第２の金属層の材質としては、ニッケ
ルを用いることができる。ニッケルは、比較的高速度で
スパッタリングにより形成した場合には、アニール処理
後に収縮するとともにその程度が比較的大きいことが確
認されており、一方、比較的低速度でスパッタリングに
より形成した場合には、アニール処理後に収縮するとと
もにその程度が比較的小さいことが確認されている。こ
の性質を利用して、高レートスパッタリング層と低レー
トスパッタリング層を交互に積層することにより、全体
として化合物半導体結晶に作用する力が小さい電極膜を
形成することができる。

尚、この場合において、電極膜を低レートスパッタリン
グ層のみで形成した方が全体として化合物半導体結晶に
作用する力が小さい電極膜とすることができるものであ
るが、低レートスパッタリング層のみで電極膜を形成す
ると、電極膜の平坦度が著しく悪化するためこれを採用
することができず、従来は高レートスパッタリング層の
みで電極膜を形成していたものであり、この意味におい
て化合物半導体結晶に作用する力が小さい電極膜を形成
することができるのである。

尚、低レートスパッタリング層と高レートスパッタリン
グ層の層厚比は１：　（５〜１０）程度にすることがで
きる。

（３）上記第１の金属層を比較的低速度で蒸着により形
成し、第２の金属層を比較的高速度でスパッタリングに
より形成することにより、アニール処理後の膨張又は収
縮の態様を異ならせることができる。

第１の金属層及び第２の金属層の材質としてニッケルを
使用すると、上記（１）及び（２）の説明から明らかな
ように、低レート蒸着層はアニール処理後に膨張し、高
レートスパッタリング層は収縮することが確認されてい
るから、低レート蒸着層と高レートスパッタリング層を
交互に積層することにより、全体として化合物半導体結
晶に作用する力が小さい電極膜を形成することができる
。

（４）上記第１の金属層をニッケルを用いて蒸着により
形成し、第２の金属層をクロムを用いて蒸着により形成
することにより、アニール処理後の膨張又は収縮の態様
を異ならせることができる。

上記（１）において説明したように、金属層を同一の形
成速度で蒸着により形成した場合には、ニッケルとクロ
ムとで相反する関係を呈することが確認されているので
、ニッケル層とクロム層を交互に積層することにより、
全体として化合物半導体結晶に作用する力が小さい電極
膜を形成することができる。

上述したように、第１の金属層と第２の金属層の形成方
法、材質、層厚等を適宜選定することにより、金属層の
膨張又は収縮の態様を互いに異ならせることが可能であ
り、これら第１の金属層と第２の金属層とを交互に積層
することにより、全体として化合物半導体結晶に作用す
る力が小さい電極膜を形成することができる。これによ
り、化合物半導体結晶に結晶歪みを発生させることを少
なくすることができ、素子感度の高い赤外線検知素子の
製造が可能になるとともに、電極の剥離という事態の発
生も少なくなり、歩留りの向上等も期待できる。

尚、本発明は上記（１）〜（４）に説明した態様に限定
されるものではなく、上記（１）〜（４）において説明
した金属層の形成方法、材質、層厚を適宜組み合わせる
ことによって、第１の金属層と第２の金属層を形成し、
これらを交互に積層して電極膜を形成することができる
。また、蒸着あるいはスパッタリングを実施する際の環
境（不純物の含有率の高低〉を変化させることによって
も、アニール処理後の膨張又は収縮の態様を異ならせる
ことができるから、この性質を利用し、あるいはこの性
質と上記（１）〜（４）において説明した内容を適宜組
み合わせることによっても、全体として化合物半導体結
晶に作用する力が小さい電極膜を形成することができる
。

発明の効果本発明は以上詳述したように、アニール処理後の膨張又
は収縮の態様が互いに異なる第１の金属層と第２の金属
層とを化合物半導体結晶上に交互に積層して所望厚さの
電極膜を形成するようにしているから、全体として化合
物半導体結晶に作用する力が小さい電極膜を形成するこ
とができ、結晶歪みや電極剥離等の少ない高品質な赤外
線検知素子を提供することができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２！！ｌは一般的な赤外線検知素子の構成図である。・・・化合物半導体結晶、・・・金属層（電極膜）、ａ・・・第１の金属層、ｂ・・・第２の金属層。

Claims

【特許請求の範囲】１、化合物半導体結晶（１）の表面に、電極となるべき
金属膜（２）を形成してなる赤外線検知素子の製造方法
において、アニール処理後の膨張又は収縮の態様が互いに異なる第
１の金属層（２ａ）と第２の金属層（２ｂ）とを、交互
に積層して前記金属膜（２）を形成し、該金属膜（２）
の膨張又は収縮によって生じる内部応力が小さくなるよ
うにしたことを特徴とする赤外線検知素子の製造方法。２、前記第１の金属層（２ａ）を比較的高速度での蒸着
により形成し、前記第２の金属層（２ｂ）を比較的低速度での蒸着によ
り形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の赤外線検知素子の製造方法。３、前記第１の金属層（２ａ）を比較的高速度でのスパ
ッタリングにより形成し、前記第２の金属層（２ｂ）を比較的低速度でのスパッタ
リングにより形成するようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の赤外線検知素子の製造方法。４、前記第１の金属層（２ａ）を蒸着により形成し、前
記第２の金属層（２ｂ）をスパッタリングにより形成す
るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線
検知素子の製造方法。５、前記第１の金属層（２ａ）をニッケル（Ｎｉ）を用
いて形成し、前記第２の金属層（２ｂ）をクロム（Ｃｒ）を用いて形
成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の赤
外線検知素子の製造方法。