JPH0738450B2 - 赤外線検知素子の素子構造及び製造方法 - Google Patents
赤外線検知素子の素子構造及び製造方法Info
- Publication number
- JPH0738450B2 JPH0738450B2 JP63166793A JP16679388A JPH0738450B2 JP H0738450 B2 JPH0738450 B2 JP H0738450B2 JP 63166793 A JP63166793 A JP 63166793A JP 16679388 A JP16679388 A JP 16679388A JP H0738450 B2 JPH0738450 B2 JP H0738450B2
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- JP
- Japan
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- compound semiconductor
- bonding pad
- semiconductor crystal
- electrode wiring
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 概要 赤外線検知素子の素子構造及び製造方法に関し、 断線する恐れの少ない電極配線を有し、更に素子構造プ
ロセスを簡素化した赤外線検知素子の素子構造及び製造
方法を提供することを目的とし、 受光部、電極配線及びボンディングパッド部を有する化
合物半導体結晶を用いた赤外線検知素子の素子構造にお
いて、ボンディングパッド部を基板に接着された化合物
半導体結晶上にバッファ層及び金属層を積層して形成す
るとともに、電極配線をボンディングパッド部の金属層
と同一金属で該金属層に連続して化合物半導体結晶上に
形成して構成する。
ロセスを簡素化した赤外線検知素子の素子構造及び製造
方法を提供することを目的とし、 受光部、電極配線及びボンディングパッド部を有する化
合物半導体結晶を用いた赤外線検知素子の素子構造にお
いて、ボンディングパッド部を基板に接着された化合物
半導体結晶上にバッファ層及び金属層を積層して形成す
るとともに、電極配線をボンディングパッド部の金属層
と同一金属で該金属層に連続して化合物半導体結晶上に
形成して構成する。
産業上の利用分野 本発明は赤外線検知素子の素子構造及び製造方法に関す
る。
る。
赤外線センサには、焦電素子、サーモパイル等を用いた
熱型センサと半導体を利用した光電効果型（量子型）セ
ンサがある。一般に熱型センサでは感度の波長依存性は
無いが、感度が低く応答速度も遅いのでリアルタイムの
赤外線センサとしては不向きである。一方、光電効果型
センサは感度が高く、応答速度も速いが、素子の液体窒
素温度での冷却が必要である。光電効果型赤外線センサ
は、光導電型、光起電力型、MIS型に分類される。この
うち光導電型センサは、光照射時の抵抗変化を利用する
もので、テルル化カドミウム水銀（HgCdTe）やPbS、PbS
eなどの真性半導体を用いるものと、Si:In、Si:Ga、Ge:
Hg、Ge:Auなどのように不純物をドープした外因性半導
体を用いるものがある。
熱型センサと半導体を利用した光電効果型（量子型）セ
ンサがある。一般に熱型センサでは感度の波長依存性は
無いが、感度が低く応答速度も遅いのでリアルタイムの
赤外線センサとしては不向きである。一方、光電効果型
センサは感度が高く、応答速度も速いが、素子の液体窒
素温度での冷却が必要である。光電効果型赤外線センサ
は、光導電型、光起電力型、MIS型に分類される。この
うち光導電型センサは、光照射時の抵抗変化を利用する
もので、テルル化カドミウム水銀（HgCdTe）やPbS、PbS
eなどの真性半導体を用いるものと、Si:In、Si:Ga、Ge:
Hg、Ge:Auなどのように不純物をドープした外因性半導
体を用いるものがある。
又赤外線による計測では、目標物体に接触することなく
物体の存在、形状、温度、組成などを知ることが重要で
あり、赤外線センサは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による医
療用等に用いられている。この目的のためには、波長２
〜15μｍ領域での赤外線センサの開発が重要となる。か
つてInSbよりも長い波長のセンサにはGe:Hgなどの外因
性半導体が用いられていたが、最近ではHgCdTeセンサが
大きな注目も集めている。HgCdTeは半導体のCdTeと半金
属のHgTeの混晶であり、その組成を制御することにより
波長２〜15μｍの範囲で自由に分光感度特性を選ぶこと
が可能になる。そこで半導体としてHgCdTe等の化合物半
導体結晶を用いた、電極部の断線等を起こすことの無い
信頼性の高い赤外線検知素子の素子構造が要望されてい
る。
物体の存在、形状、温度、組成などを知ることが重要で
あり、赤外線センサは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による医
療用等に用いられている。この目的のためには、波長２
〜15μｍ領域での赤外線センサの開発が重要となる。か
つてInSbよりも長い波長のセンサにはGe:Hgなどの外因
性半導体が用いられていたが、最近ではHgCdTeセンサが
大きな注目も集めている。HgCdTeは半導体のCdTeと半金
属のHgTeの混晶であり、その組成を制御することにより
波長２〜15μｍの範囲で自由に分光感度特性を選ぶこと
が可能になる。そこで半導体としてHgCdTe等の化合物半
導体結晶を用いた、電極部の断線等を起こすことの無い
信頼性の高い赤外線検知素子の素子構造が要望されてい
る。
従来の技術 第５図は従来の赤外線検知素子の素子構造断面図を示し
ている。１はサファイヤ基板であり、このサファイヤ基
板１上にHgCdTe等の化合物半導体結晶２が接着剤３によ
りストライプ状に接着されている。４は赤外線受光部で
あり、電極配線６を両側から形成して受光部４の幅を規
制している。電極配線６は例えばIn、Au等の金属から形
成されており、化合物半導体結晶２の段差部2aに沿って
サファイヤ基板１まで伸長しており、サファイヤ基板１
上に形成されたボンディングパッド部８に接続されてい
る。ボンディングパッド部８はCr、Alを積層して構成さ
れており、このボンディングパッド部８に信号取り出し
用のボンディングワイヤが超音波ボンディングによりボ
ンディングされている。
ている。１はサファイヤ基板であり、このサファイヤ基
板１上にHgCdTe等の化合物半導体結晶２が接着剤３によ
りストライプ状に接着されている。４は赤外線受光部で
あり、電極配線６を両側から形成して受光部４の幅を規
制している。電極配線６は例えばIn、Au等の金属から形
成されており、化合物半導体結晶２の段差部2aに沿って
サファイヤ基板１まで伸長しており、サファイヤ基板１
上に形成されたボンディングパッド部８に接続されてい
る。ボンディングパッド部８はCr、Alを積層して構成さ
れており、このボンディングパッド部８に信号取り出し
用のボンディングワイヤが超音波ボンディングによりボ
ンディングされている。
発明が解決しようとする課題 しかし上述したような素子構造では、化合物半導体結晶
の段差部で電極の断線を生じる恐れがあり、また製造プ
ロセスでのパターニング回数が多く、製造プロセスが複
雑になるという問題があった。更に電極配線とボンディ
ングパッド部とを異種金属から形成していたため、コン
タクト不良を生じやすいとともに熱的反応により合金化
を生じ、コンタクト抵抗を増大させるという問題があっ
た。
の段差部で電極の断線を生じる恐れがあり、また製造プ
ロセスでのパターニング回数が多く、製造プロセスが複
雑になるという問題があった。更に電極配線とボンディ
ングパッド部とを異種金属から形成していたため、コン
タクト不良を生じやすいとともに熱的反応により合金化
を生じ、コンタクト抵抗を増大させるという問題があっ
た。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、断線する恐れの少ない電極配線
を有し、更に素子製造プロセスを簡素化した赤外線検知
素子の素子構造及び製造方法を提供することである。
の目的とするところは、断線する恐れの少ない電極配線
を有し、更に素子製造プロセスを簡素化した赤外線検知
素子の素子構造及び製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段 第１図は本発明の素子構造の原理図を示している。
12は基板10上に接着剤13により接着された化合物半導体
結晶であり、この化合物半導体結晶12上に受光部14及び
ボンディングパッド部16を形成する。ボンディングパッ
ド部16は、化合物半導体結晶12の陽極酸化膜24上にバッ
ファ層26を形成し、このバッファ層26上に金属層28を積
層して構成される。更に、電極配線30をボンディングパ
ッド部16の金属層28と同一金属で該金属層に接続して化
合物半導体結晶12上に形成する。
結晶であり、この化合物半導体結晶12上に受光部14及び
ボンディングパッド部16を形成する。ボンディングパッ
ド部16は、化合物半導体結晶12の陽極酸化膜24上にバッ
ファ層26を形成し、このバッファ層26上に金属層28を積
層して構成される。更に、電極配線30をボンディングパ
ッド部16の金属層28と同一金属で該金属層に接続して化
合物半導体結晶12上に形成する。
製造方法としては、バッファ層26をメタルマスクを用い
て形成し、このバッファ層層26上及び化合物半導体結晶
12上に、ボンディングパッド部16の金属層を28及び電極
配線30をリフトオフ法により形成する。
て形成し、このバッファ層層26上及び化合物半導体結晶
12上に、ボンディングパッド部16の金属層を28及び電極
配線30をリフトオフ法により形成する。
作用 ボンディングパッド部16の金属層28をバッファ層28を介
して化合物半導体結晶12上に形成しているので、信号取
り出し用のボンディングワイヤを超音波ボンディングに
よりボンディングパッド部16の金属層28に取り付けて
も、超音波がバッファ層26で吸収されるため、化合物半
導体結晶12が破壊されることは無い。また、ボンディン
グパッド部16を化合物半導体結晶12上に形成しているた
め、電極配線30を従来構造のように段差に沿って形成す
る必要が無く、電極配線の断線を防止することができ
る。更に、電極配線30をボンディングパッド部16の金属
層28と同一金属で該金属層に連続して形成しているた
め、ボンディングパッド部と電極配線とのコンタクト不
良を完全に防止できる。
して化合物半導体結晶12上に形成しているので、信号取
り出し用のボンディングワイヤを超音波ボンディングに
よりボンディングパッド部16の金属層28に取り付けて
も、超音波がバッファ層26で吸収されるため、化合物半
導体結晶12が破壊されることは無い。また、ボンディン
グパッド部16を化合物半導体結晶12上に形成しているた
め、電極配線30を従来構造のように段差に沿って形成す
る必要が無く、電極配線の断線を防止することができ
る。更に、電極配線30をボンディングパッド部16の金属
層28と同一金属で該金属層に連続して形成しているた
め、ボンディングパッド部と電極配線とのコンタクト不
良を完全に防止できる。
実 施 例 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第２図は本発明実施例の斜視図を示しており、サファイ
ヤ10上にはHgCdTe等の化合物半導体結晶12がストライプ
状に接着剤により接着されている。化合物半導体結晶12
の一端にはアースに接続する共通アースパッド部11が設
けられており、他端にはボンディングワイヤを接続して
信号を取り出すボンディングパッド部16が設けられてい
る。ボンディングパッド部16は互い違いになるように設
けられている。
ヤ10上にはHgCdTe等の化合物半導体結晶12がストライプ
状に接着剤により接着されている。化合物半導体結晶12
の一端にはアースに接続する共通アースパッド部11が設
けられており、他端にはボンディングワイヤを接続して
信号を取り出すボンディングパッド部16が設けられてい
る。ボンディングパッド部16は互い違いになるように設
けられている。
第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は第２図の
IV−IV線断面図であり、以下第３図及び第４図を参照し
て本実施例の素子構造について説明する。
IV−IV線断面図であり、以下第３図及び第４図を参照し
て本実施例の素子構造について説明する。
化合物半導体結晶12上には受光部14及びボンディングパ
ッド部16が設けられている。
ッド部16が設けられている。
ボンディングパッド部16には化合物半導体結晶12の陽極
酸化膜24が形成されており、その上に超音波ボンディン
グ時の衝撃を吸収するためのバッファ層の役目をするZn
S膜26がメタルマスクを用いて蒸着されている。ZnS膜26
上には膜厚500Å以下のCr膜32が積層されている。このC
r膜32は化合物半導体結晶12上にも連続して形成されて
おり、電極配線30の下地を構成している。Cr膜32上には
膜厚150Å以下のNi膜34が積層されており、このNi膜34
も電極配線30の一部を構成するように延設されている。
更にNi膜34上には膜厚8000Å以下のAu膜36が積層されて
おり、ボンディングパッド部16の最上層を構成してい
る。Au膜36も電極配線30の最上層を構成するように延設
されている。
酸化膜24が形成されており、その上に超音波ボンディン
グ時の衝撃を吸収するためのバッファ層の役目をするZn
S膜26がメタルマスクを用いて蒸着されている。ZnS膜26
上には膜厚500Å以下のCr膜32が積層されている。このC
r膜32は化合物半導体結晶12上にも連続して形成されて
おり、電極配線30の下地を構成している。Cr膜32上には
膜厚150Å以下のNi膜34が積層されており、このNi膜34
も電極配線30の一部を構成するように延設されている。
更にNi膜34上には膜厚8000Å以下のAu膜36が積層されて
おり、ボンディングパッド部16の最上層を構成してい
る。Au膜36も電極配線30の最上層を構成するように延設
されている。
Cr膜32、Ni膜34、Au膜36はポジレジストを用いたリフト
オフ法により形成する。ポジレジストを用いるのはアセ
トン等の有機溶剤により容易に形成（リフトオフ）でき
るためである。Cr膜32は上部のNi膜34との密着を良くす
るために設けられており、Ni膜34は上部のAu膜36の密着
を良くするため及びボンディングを容易にするために設
けられており、最上層のAu膜36はボンディングを容易に
するために設けられている。
オフ法により形成する。ポジレジストを用いるのはアセ
トン等の有機溶剤により容易に形成（リフトオフ）でき
るためである。Cr膜32は上部のNi膜34との密着を良くす
るために設けられており、Ni膜34は上部のAu膜36の密着
を良くするため及びボンディングを容易にするために設
けられており、最上層のAu膜36はボンディングを容易に
するために設けられている。
上述した素子構造で超音波ボンディング行ったところ、
ボンディング歩留り95％以上、ボンディング強度４〜5g
が得られ、充分実用に耐え得るものであった。
ボンディング歩留り95％以上、ボンディング強度４〜5g
が得られ、充分実用に耐え得るものであった。
発明の効果 本発明の素子構造は以上詳述したように、化合物半導体
上にボンディングパッド部をしたので、従来構造のよう
に電極配線部に大きな段差部が生じることが無く、電極
配線部の断線を有効に防止できるという効果を奏する。
またボンディングパッド部の金属層と同一金属で電極配
線部を形成しているため、ボンディングパッド部と電極
配線部との間でコンタクト不良、コンタクト抵抗等を生
じることが無い。更に、製造プロセスが平面上で行われ
るため、プロセスを簡素化できるという効果もある。
上にボンディングパッド部をしたので、従来構造のよう
に電極配線部に大きな段差部が生じることが無く、電極
配線部の断線を有効に防止できるという効果を奏する。
またボンディングパッド部の金属層と同一金属で電極配
線部を形成しているため、ボンディングパッド部と電極
配線部との間でコンタクト不良、コンタクト抵抗等を生
じることが無い。更に、製造プロセスが平面上で行われ
るため、プロセスを簡素化できるという効果もある。
第１図は本発明方法の原理図、 第２図は本発明一実施例の斜視図、 第３図は第２図のIII−III線断面図、 第４図は第２図のIV−IV線断面図、 第５図は従来例断面図である。 10……基板、12……化合物半導体結晶、 14……受光部、16……ボンディングパッド部、 18,24……陽極酸化膜、 20……ZnS反射防止膜、 22……遮光膜、26……バッファ層、 28……金属層、30……電極配線。
Claims (2)
- 【請求項１】受光部（14）、電極配線（30）及びボンデ
ィングパッド部（16）を有する化合物半導体結晶を用い
た赤外線検知素子の素子構造において、 ボンディングパッド部（16）を基板（10）に接着された
化合物半導体結晶（12）上にバッファ層（26）及び金属
層（28）を積層して形成するとともに、 電極配線（30）をボンディングパッド部（16）の金属層
（28）と同一金属で該金属層に連続して化合物半導体結
晶（12）上に形成したことを特徴とする赤外線検知素子
の素子構造。 - 【請求項２】基板（10）に接着された化合物半導体結晶
（12）上にメタルマスクを用いてバッファ層（26）を形
成し、 該バッファ層（26）上及び化合物半導体結晶（12）上に
ボンディングパッド部（16）の金属層（28）及び電極配
線（30）をリフトオフ法により形成することを特徴とす
る請求項１記載の赤外線検知素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166793A JPH0738450B2 (ja) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 赤外線検知素子の素子構造及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166793A JPH0738450B2 (ja) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 赤外線検知素子の素子構造及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217678A JPH0217678A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH0738450B2 true JPH0738450B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=15837777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63166793A Expired - Lifetime JPH0738450B2 (ja) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 赤外線検知素子の素子構造及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4208172B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2009-01-14 | シャープ株式会社 | フォトダイオードおよびそれを用いた回路内蔵受光素子 |
-
1988
- 1988-07-06 JP JP63166793A patent/JPH0738450B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217678A (ja) | 1990-01-22 |
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