JPH0476514B2 - - Google Patents
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- JPH0476514B2 JPH0476514B2 JP60264344A JP26434485A JPH0476514B2 JP H0476514 B2 JPH0476514 B2 JP H0476514B2 JP 60264344 A JP60264344 A JP 60264344A JP 26434485 A JP26434485 A JP 26434485A JP H0476514 B2 JPH0476514 B2 JP H0476514B2
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- JP
- Japan
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- substrate
- aluminum nitride
- infrared
- adhesive
- surface roughness
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は赤外線検出素子に関する。
テルル化水銀カドミウム（HgCdTe）は禁制帯
幅の狭い半導体であり、この単結晶を用いた高感
度の赤外線検出素子が知られている。これは基本
的には、第２図に示すように、基板１及び接着剤
３を介してこれに接着され、所定形状にパターン
加工されたHgCdTe単結晶からなる赤外線感応体
２、及び一対の電極配線４，５から構成されてお
り、赤外線感応体２に一定の駆動電流を流すこと
で、入射赤外線に応じた抵抗変化が両端電圧の変
化として出力されるものである。従つて駆動電流
が大きい程、出力も増加するのであるが、一方こ
の素子を有効に動作させるためには液体窒素温度
程度に冷却する必要があり、駆動電流はそれによ
る発熱が影響しない程度に制限される。このた
め、出力の大きい素子を得るためには熱伝導率の
大きい基板を使つて素子の冷却効率を高めること
が重要であり、そのような基板として、従来、例
えば、特公昭59−10594に示されているように、
サフアイア基板が使用されている。
幅の狭い半導体であり、この単結晶を用いた高感
度の赤外線検出素子が知られている。これは基本
的には、第２図に示すように、基板１及び接着剤
３を介してこれに接着され、所定形状にパターン
加工されたHgCdTe単結晶からなる赤外線感応体
２、及び一対の電極配線４，５から構成されてお
り、赤外線感応体２に一定の駆動電流を流すこと
で、入射赤外線に応じた抵抗変化が両端電圧の変
化として出力されるものである。従つて駆動電流
が大きい程、出力も増加するのであるが、一方こ
の素子を有効に動作させるためには液体窒素温度
程度に冷却する必要があり、駆動電流はそれによ
る発熱が影響しない程度に制限される。このた
め、出力の大きい素子を得るためには熱伝導率の
大きい基板を使つて素子の冷却効率を高めること
が重要であり、そのような基板として、従来、例
えば、特公昭59−10594に示されているように、
サフアイア基板が使用されている。
しかし、基板としてサフアイアを用いる場合、
基板とHgCdTe結晶とを接着する接着剤のサフア
イア基板への付着強度が十分ではなく、その上部
に形成された電極配線もろとも剥離して断線６が
生じる原因となつていた。すなわち、付着強度を
高めるためには表面が適当にあれていることが望
ましいが、サフアイアは単結晶のため、適度な表
面粗さをもたせるのは困難であり、十分な付着強
度が得られないのである。こうして、従来のもの
は製造良品率の向上が困難であるという問題点が
ある。
基板とHgCdTe結晶とを接着する接着剤のサフア
イア基板への付着強度が十分ではなく、その上部
に形成された電極配線もろとも剥離して断線６が
生じる原因となつていた。すなわち、付着強度を
高めるためには表面が適当にあれていることが望
ましいが、サフアイアは単結晶のため、適度な表
面粗さをもたせるのは困難であり、十分な付着強
度が得られないのである。こうして、従来のもの
は製造良品率の向上が困難であるという問題点が
ある。
本発明の目的は、信頼性及び良品率の良好な赤
外線検出素子を提供することにある。
外線検出素子を提供することにある。
本発明の赤外線検出素子は、窒化アルミニウム
焼結体からなる基板と、前記基板の一主面に接着
された所定形状の赤外線感応体と、前記赤外線感
応体に接触して設けられた少なくとも一対の電極
とを含んで構成される。
焼結体からなる基板と、前記基板の一主面に接着
された所定形状の赤外線感応体と、前記赤外線感
応体に接触して設けられた少なくとも一対の電極
とを含んで構成される。
窒化アルミニウム焼結体は粒径数100Åの窒化
アルミニウムの多結晶である。このため研磨した
窒化アルミニウムの表面粗さは数10から数100Å
となつており、またリン酸等によるエツチングを
行なえば1000Å程度の表面粗さのものを容易に実
現できる。こうした数100Åから100Åの表面粗さ
は接着剤の付着強度を増大させ、かつ、この上に
形成する電極配線（通常は厚さ5000Å程度）の導
通も十分保障する。更に、液体窒素温度77Kでの
窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は250W／
ｍ・Ｋ程度であり、サフアイアの値、約900W／
ｍ・Ｋよりも劣つているものの、他の焼結体材
料、例えはアルミナの値、約100W／ｍ・Ｋを上
回つている。これらの値を用い、接着剤層（厚さ
1μｍ）の熱抵抗の寄与を含めて、素子の駆動電
流による温度上昇を見積ると、同じ温度上昇を生
ずる駆動電流値はサフアイア基板を１として窒化
アルミニウム焼結体で約0.95、アルミナ基板で約
0.88となる。すなわち、同じ焼結体でもアルミナ
基板では素子出力はサフアイア基板のものに比較
して12％低下するのに対し、窒化アルミニウム基
板では５％程度の低下に留まつており、特性の低
下は少ない。また窒化アルミニウム焼結体はサフ
アイアやアルミナ程硬くなく、基板研磨や切断等
の加工性が良いという利点も持つている。
アルミニウムの多結晶である。このため研磨した
窒化アルミニウムの表面粗さは数10から数100Å
となつており、またリン酸等によるエツチングを
行なえば1000Å程度の表面粗さのものを容易に実
現できる。こうした数100Åから100Åの表面粗さ
は接着剤の付着強度を増大させ、かつ、この上に
形成する電極配線（通常は厚さ5000Å程度）の導
通も十分保障する。更に、液体窒素温度77Kでの
窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率は250W／
ｍ・Ｋ程度であり、サフアイアの値、約900W／
ｍ・Ｋよりも劣つているものの、他の焼結体材
料、例えはアルミナの値、約100W／ｍ・Ｋを上
回つている。これらの値を用い、接着剤層（厚さ
1μｍ）の熱抵抗の寄与を含めて、素子の駆動電
流による温度上昇を見積ると、同じ温度上昇を生
ずる駆動電流値はサフアイア基板を１として窒化
アルミニウム焼結体で約0.95、アルミナ基板で約
0.88となる。すなわち、同じ焼結体でもアルミナ
基板では素子出力はサフアイア基板のものに比較
して12％低下するのに対し、窒化アルミニウム基
板では５％程度の低下に留まつており、特性の低
下は少ない。また窒化アルミニウム焼結体はサフ
アイアやアルミナ程硬くなく、基板研磨や切断等
の加工性が良いという利点も持つている。
次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。窒
化アルミニウム焼結体からなる基板１に、矩形状
にパターン加工されたHg0.2Cd0.8Te単結晶からな
る赤外線感応体２が接着剤３を介して接着されて
いる。赤外線感応体２の両端から外部へかけて電
極配線４，５が形成され、外部との電気接続がな
される。
化アルミニウム焼結体からなる基板１に、矩形状
にパターン加工されたHg0.2Cd0.8Te単結晶からな
る赤外線感応体２が接着剤３を介して接着されて
いる。赤外線感応体２の両端から外部へかけて電
極配線４，５が形成され、外部との電気接続がな
される。
窒化アルミニウム焼結体からなる基板１の表面
粗さは500Å程度にしておく。接着剤３としては
耐薬品性にすぐれ、また低温にも耐えるエポキシ
樹脂接着剤、例えばスタイキヤスト1266（エマー
ソン・アンド・カミング（Emerson＆Cumming）
社の商品名）が適しており、上述の500Åの表面
粗さの基板面に対し、十分な付着強度が得られ
る。また、電極配線は厚さ500ÅのCr又はTiと厚
さ5000ÅのAuとを蒸着又はスパツタリングによ
つて被着して形成でき、こうした厚さにすること
で表面粗さ500Åの基板上でも導通不良を起すこ
とはない。尚、この窒化アルミニウム基板は荒削
り後に仕上研磨を行なつて反りやうねりのない平
滑な基板とした後、リン酸等によつてエツチング
を行ない、粒界部のエツチング速度が速いことを
利用して適当な表面粗さとすればよい。
粗さは500Å程度にしておく。接着剤３としては
耐薬品性にすぐれ、また低温にも耐えるエポキシ
樹脂接着剤、例えばスタイキヤスト1266（エマー
ソン・アンド・カミング（Emerson＆Cumming）
社の商品名）が適しており、上述の500Åの表面
粗さの基板面に対し、十分な付着強度が得られ
る。また、電極配線は厚さ500ÅのCr又はTiと厚
さ5000ÅのAuとを蒸着又はスパツタリングによ
つて被着して形成でき、こうした厚さにすること
で表面粗さ500Åの基板上でも導通不良を起すこ
とはない。尚、この窒化アルミニウム基板は荒削
り後に仕上研磨を行なつて反りやうねりのない平
滑な基板とした後、リン酸等によつてエツチング
を行ない、粒界部のエツチング速度が速いことを
利用して適当な表面粗さとすればよい。
次に、この赤外線検出素子と、従来のサフアイ
ア基板によるものとの製造の良品率を比較する。
基板の差異以外はすべて同じ条件で製造すると、
従来のものでは接着剤の部分的剥離による断線で
良品率は約50％程度であるのに対し、本発明のも
のではこれによる良品率の低下は殆どなく、他の
要因が支配的となり良品率は90％程度に改善され
る。また、素子としての出力特性を比較した結果
は、従来のサフアイア基板の素子に比較し、数％
から10％の低下にとどまつており、殆ど遜色はな
い。
ア基板によるものとの製造の良品率を比較する。
基板の差異以外はすべて同じ条件で製造すると、
従来のものでは接着剤の部分的剥離による断線で
良品率は約50％程度であるのに対し、本発明のも
のではこれによる良品率の低下は殆どなく、他の
要因が支配的となり良品率は90％程度に改善され
る。また、素子としての出力特性を比較した結果
は、従来のサフアイア基板の素子に比較し、数％
から10％の低下にとどまつており、殆ど遜色はな
い。
以上テルル化水銀カドミウムについて述べた
が、赤外線感応体の材料としては、テルル化鉛錫
のような他の三成分金属間カルコゲイド、硫化
鉛、アンチモン化インジウムのような他の単結晶
半導体を使用してもよい。又、PN接合を有する
ものでもよい。一般に、光導電効果や光起電力効
果のある材料もしくは構造に対し、本発明を適用
できることはいうまでもない。
が、赤外線感応体の材料としては、テルル化鉛錫
のような他の三成分金属間カルコゲイド、硫化
鉛、アンチモン化インジウムのような他の単結晶
半導体を使用してもよい。又、PN接合を有する
ものでもよい。一般に、光導電効果や光起電力効
果のある材料もしくは構造に対し、本発明を適用
できることはいうまでもない。
以上説明したように本発明は、窒化アルミニウ
ム焼結体からなる基板を用いることにより、適度
の表面粗さの基板とすることができるので接着剤
との接着性が改善できるから、剥離不良を防止で
き、赤外線検出素子の信頼性と良品率を向上でき
るという効果がある。
ム焼結体からなる基板を用いることにより、適度
の表面粗さの基板とすることができるので接着剤
との接着性が改善できるから、剥離不良を防止で
き、赤外線検出素子の信頼性と良品率を向上でき
るという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
従来の赤外線検出素子の一例の断面図である。 １……基板、２……HgCdTe単結晶、３……接
着剤、４，５……電極、６……剥離・断線箇所。
従来の赤外線検出素子の一例の断面図である。 １……基板、２……HgCdTe単結晶、３……接
着剤、４，５……電極、６……剥離・断線箇所。
Claims (1)
- １ 窒化アルミニウム焼結体からなる基板と、前
記基板の一主面に接着された所定形状の赤外線感
応体と、前記赤外線感応体に接触して設けられた
少なくとも一対の電極とを含んでなることを特徴
とする赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60264344A JPS62123776A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60264344A JPS62123776A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123776A JPS62123776A (ja) | 1987-06-05 |
| JPH0476514B2 true JPH0476514B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=17401856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60264344A Granted JPS62123776A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123776A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5111050A (en) * | 1990-12-03 | 1992-05-05 | Santa Barbara Research Center | Quick cooldown/low distortion hybrid focal plane array platform for use in infrared detector dewar packages |
| US10886585B2 (en) * | 2018-09-20 | 2021-01-05 | International Business Machines Corporation | DC-capable cryogenic microwave filter with reduced Kapitza resistance |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP60264344A patent/JPS62123776A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62123776A (ja) | 1987-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |