JPS63107074A - 赤外線放射検出素子の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、特にテルル化カドミウム水銀から成る赤外線
検出素子の製造方法に関するものである。

米国特許第４０７３９６９号明細書には、赤外線感応材
料の接点領域にそれぞれ離間して設けられた２個の電極
間に赤外線感応材料の能動領域を具える赤外線放射検出
素子を製造する方法が記載されている。この米国特許の
方法では、前記の接点領域の１つにおける前記の能動領
域からの赤外線放射により発生する電荷キャリアの再結
合により、検出素子の応答度が悪化するのを防止するよ
うにしている。

この応答度の悪化は、いわゆる「スウイーブアウト」　
（“ｓｗｅｅｐ−ｏｕｔ”）と称される次に示す現象か
ら生じる。応答度は、赤外線放射により発生したキャリ
アが赤外線感応材料に存在する時間に比例する。接点領
域の電極によってこれら赤外線放射により発生したキャ
リアを強く再結合させるようにする。このキャリアの寿
命とは、少数キャリアが、多数キャリアと赤外線感応材
料において再結合するまでの赤外線感応材料中に存在す
る時間を言う。この再結合がこの材料において生じる前
に少数キャリアが移動可能な接点領域に到着する場合に
は、赤外線放射検出素子の有効寿命の一部が減少し従っ
て少数キャリアが電極によっていわゆるスウイーブアウ
ト　（すなわち掃引）されたことになる。これがため、
接点が存在しない場合に少数キャリアが通常のように再
結合するよりも速くこれらの少数キャリアが、電極によ
って再結合されるようになる。

この応答度の悪化を減少させるための前記米国特許明細
書に開示された工程は、検出能動領域の一部分を遮蔽し
てその接点領域の一方から十分に離間された減少能動領
域を形成し、これにより、この接点領域における再結合
による応答性の悪化を無視しうる程度としている。しか
しながら、この技術の欠点は、所定寸法の本体に対し能
動領域が減少し、かつ赤外線放射に感応しない遮蔽され
た部分が占めるスペースが著しく大きくなるということ
である。このスペースは、接点領域と減少能動領域との
間において、検出素子の幅全体にわたって生ずるように
なる。これがため、個別の能動領域をできるだけ互に近
接させて、これらの領域間の非感応領域を最小にするよ
うにした最大の放射感応領域を有する検出素子の配列を
得るのは困難である。

本発明の目的は上述した欠点を除去せんとするにある。

本発明は赤外線感応材料の接点領域にそれぞれ横方向に
離間して設けられた２個の電極間に赤外線感応材料の能
動領域を具え、前記電極の一方において前記能動領域か
ら放射により発生する電荷キャリアの再結合により検出
素子の応答度の損失を減少させるようにして赤外線放射
検出素子を製造にするに当り、前記検出素子を形成する
前記赤外線感応材料の本体を基板に固着し、前記接点領
域間の少なくとも前記本体表面上に不活性化層を設け、
少なくとも前記接点領域上に電極金属化を施し、接点領
域を形成しようとする又は形成した区域間のスペースか
ら前記赤外線感応材料の非マスク部分をイオンエッチン
クを用いて除去し、前記本体の厚さ全体にわたりかつ本
体の幅を横切って前記イオンエッチンクを行い電流通路
に少なくとも１つの曲折電流通路を画成し、前記電流通
路は、前記能動領域の残りの赤外線感応材料を貫通して
一方の接点領域から他方の接点領域まで延在させ、これ
により電流通路を、直線に沿う前記接点領域間の距離よ
りも長（なるようにし、前記イオンエッチンクにより前
記金属化層の一部および前記不活性化層の一部を取除き
、その後下側の赤外線感応材料を除去するようにしたこ
とを特徴とする。

この曲折電流通路（従って素子構体）は極めて簡潔とな
る。その理由はこの材料を除去して電流通路を画成する
のにエツチングを用いないからである。この曲折電流通
路を設けることにより、一方の接点領域の近くの赤外線
放射により発生する電荷キャリアの殆んどは、前記接点
領域に直線状に移動し得す長い通路に沿って移動するよ
うになり、従って赤外線感応材料中のキャリア走行時間
が増大しかつその接点領域の電極における再結合により
生ずる検出装置の応答度の悪化が減少するようになる。

１回以上曲折させた長い電流通路を設けることにより電
荷キャリアの走行時間を増大させるだけでなく電極間の
抵抗値をも増大させるようになる。この応答度が走行時
間及び抵抗値の双方に比例するため、この抵抗の増大に
よっても検出素子の応答度を増大させる。

さらに本発明装置において、検出素子の能動領域は、接
点領域までまっすぐに延在させることができ、且つ接点
領域間に存在し、曲折電流通路が能動領域にて形成され
る一般の区域の外側寸法を、曲折電流通路を設けない検
出素子の外側寸法よりも小さくする必要はない。かくし
て本発明により製造されたかかる検出素子によって、基
板上に能動領域の著しく近接して配置された配列を提供
することができる。

イオン化された原子又は分子を加速して得られる高エネ
ルギー粒子（そのうちの少なくとも幾らかのものが表面
に到着する前に電子で中和される）を用いて衝撃するこ
とによって表面を侵食するようにしたイオンエッチンク
は既知である。かかるイオンエネルギーとしては数百な
いし数千ｅｖのものが一般に用いられている。

かかるエネルギーを用いることによって、例えば、テル
ル化カドミウム水銀のような赤外線感応材料の本体のマ
スクをしない部分を、それらの厚さ全体にわたって再現
し得るように容易にエツチングすることができ、しかも
得られた本体表面に及ぼす影響によるも低周波数（１／
ｆ）　　ノイズを著しく増大せず検出率（Ｄ＊）を減少
しないと言うことを確かめた。かかるイオンエッチンク
を用いてエツチングマスクの縁部の下側に極めて僅かな
横方向エツチングを生せしめることによって急峻な側壁
を形成することができる。これがため、このイオンエッ
チンクによって本体の除去すべき部分を極めて幅狭とし
、接点領域間に長い電流通路を画成し得るようにする。

除去されるこの幅狭部分の幅は、例えば、この本体の厚
さに等しいか又はこれより狭くすることができ、かくし
てできるだけ狭い例えば１０μ又はそれ以下の間隙を得
ることができる。これがため、かかる長い電流通路を形
成するのにイオンエッチンクを用いるのは、本体を垂直
方向及び横方向にエツチングする化学エツチング溶液を
使用する場合に比べ著しい利点を有する。本発明によら
ず化学エツチング溶液を使用する場合には、得られた間
隙の幅は、本体の厚さか又はエツチング与スク層の窓の
幅かどちらかよりもはるかに大きくなる。一般にかかる
間隙の幅は減少させる必要がある。その理由はかかる間
隙が素子の赤外線感応能動領域の電極間に延在して非感
応領域を構成するからである。

本体の厚さ全体にわたる前記イオンエッチンクによって
素子の対向する側壁から延在する複数個の略々平行の切
り込み溝を形成する場合には、接点領域間の曲折電流通
路を、本発明により比較的容易に形成することができる
。

イオンエッチンクの他の利点は、接点領域間の少なくと
も本体表面上に不活性化層を設けた後、及び／又は、少
なくとも接点領域上に電極金属化層を設けた後にもかか
るイオンエッチンクを行い得る点である。その理由は、
かかるエツチングによって、所望ならば不活性化層及び
電極金属化層の一部を除去することができるからである
。

かくして、本体の厚さ全体にわたる下側材料の除去前に
かかる不活性化層の一部分をイオンエッチンクによって
除去することができる。かかるエツチングは、使用する
マスクの下側の不活性化層を著しく横方向にエツチング
することなく行うことができるので、接点領域間の能動
領域の上面は、材料除去による充分に狭い電流通路の形
成後でも前記不活性化層の残存部分によって被覆された
ままとすることができる。

このイオンエッチンクによって本体及び／又は基板から
電極金属化部分を除去して、検出素子の所望の電極パタ
ーンを画成することができる。金属化パターンの上側部
分は、本体の厚さ全体にわたる下側材料の除去前に、イ
オンエッチンクによって除去することができる。これが
ため、検出素子の製造を容易にすることができ、かつ所
望のイオンエッチンクパターンを所望の接点パターンと
整列させる際の製造公差を増大させるのに特に有利であ
る。同様の理由で前記能動領域の幅の一部を横切って延
在する切り込み溝を、少なくとも１個の接点領域に隣接
して形成するために、イオンエッチンクを用いるのが好
適である。かくして、いわゆるスウイーブアウトが起こ
る接点領域に隣接する能動領域の一部分を減少し、かつ
曲折電流通路を、前記能動領域の幅のほんの一部だけに
わたってこの接点領域に接合させるようにした素子構体
を形成することができる。製造を容易にしかつ接点領域
間にできるだけ多くの赤外線感応材料を保持するために
は、接点領域に隣接するそのような切り込み溝に対して
、電極金属化部の一部を通して少なくとも一部分エッチ
ングされそれによって検出素子の非感応部分を除去する
ことが好適である。

電極金属化層の諸部分はイオンエッチンクにより除去し
てこの金属化層を個別の電極に分割し得るようにする。

本体の厚さ全体にわたるこのイオンエッチンク工程を追
加的に用いて各々が接点領域及び電極を有する個別の赤
外線検出素子を形成する本体の諸部分間を互に離間し得
るようにする。これがためイオンエッチンク中に用いら
れるマスク層のパターンをただ変化させることによって
、又適当な大きさの本体から出発することによって、一
群の検出素子を同じ処理工程で形成することができる。

以下本発明をさらに具体的に実施例にて図面につき説明
する。

添付図面の寸法は比例的なものではなく、ある部分の相
対的な寸法及び割合いを、説明の便宜上拡大又は縮小し
て示す。特に種々の層の厚さは、長さに比しはるかに小
さくした。又、図中、同一部分には同一符号を付して示
す。

第１図〜第１７図につき記載される本発明方法において
、出発材料は、Ｃｄ　１−１１８ｇｇ　Ｔｅ、　　ここ
で、０＜ｘ〈１、なるテルル化カドミウム水銀（カドミ
ウム水銀テルル化物）から成る結晶ウェハ１とする。

この材料は、赤外線放射に感応し、水銀に対するカドミ
ウムの原子比は、例えば約１２μのこの材料に対する遮
断（カットオフ）波長を生ずるようにする。この出発材
料のウェハの寸法は、臨界的なものではなくて、これか
ら多数の検出素子、例えば−子細以上の素子を製造する
のに十分なものとする。このウェハは例えば直径がｌＱ
ｍｍで厚さが例えば０．５ｍｍの円形のものとする。

このウェハ１は、例えばワックス層３を介して研磨艶出
しブロック２上に取付ける。次いでこのブロック２の肩
部から突出しているウェハ１の厚さ部分を、研磨除去し
、その露出主表面を、既知のように艶出しする。かくし
て得られたウェハの厚さは例えば２００　μとなる。最
終の艶出し工程には、表面の損傷を除去するための化学
的エツチング（腐食）処理を含めるのが好適である。こ
のウェハ１の艶出し表面及び側面には、例えば既知の陽
極酸化によって不活性化層４を設ける。かくして得られ
たウェハを第１図に示す。

次いでウェハ１を、ブロック２から取出しその陽極酸化
処理された主表面を例えばワックス層７を介して池の研
磨艶出しブロック５に接着する。

不活性化層４は第１図及び第２図には示すが、第３図以
降では便宜上省略する。次いでブロック５の肩部から上
方に突出しているウェハ１の厚さ部分を研磨除去し、そ
の露出した主表面を既知のように艶出しする。かくして
得られたウェハは、その厚さが例えば１５μとなると共
にこれを第３図に示す。

次いでフォトレジスト層を薄層ウェハ１上に設け、選択
露光及び現像を行ってフォトレジストマスク層１０を形
成する。このマスク層１０のパターンは、第５図に示す
相互連結された細条部分９のパターンに相当する。この
フォトレジストは、例えば、シプレー・ケミカル・リミ
テッドの商品名シブレーレシストＡＺ１３５０Ｈとして
市販されているものとすることができる。次いでエツチ
ングマスクとしてこのフォトレジストマスク層１０ヲ用
いて、エツチング処理を施しこのウェハ１の厚さ全体に
亘る複数個の切り込み溝８を形成する。第４図及び第５
図に示すように、これらの切り込み溝８によってこのウ
ェハの直径を横切って延在する直交細条１１により相互
連結されたウェハの略々平行な細条部分９を画成する。

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によって行う。

かかるエツチングは、真空室内でターゲットホールグー
上に装着されたウェハ及びブロック装置１．５に対し行
う。このターゲットホールダーは、例えば、エツチング
処理中に水冷し、かつ回転自在すとる。この真空室の圧
力を十分低圧に保持してイオンの散乱が最小でかつエン
チングすべき表面がイオンによって所定の角度で衝撃さ
れるようにする。入射イオンビームは、例えば、この真
空室の頂部に取付けられたイオン供給源から得ることが
できる。かかる真空室として、英国テディントンのイオ
ンチック・リミテッドから市販されているサドル−フィ
ールドイオン供給源の付いた真空室を用いた。このイオ
ン供給源を用いることにより、５　ａｍのターゲット距
離でエツチング面積を、２ｃｍ２とし、かつアルゴンイ
オン電流は、１ｍＡの供給電流及び５×１０〜４トール
（ｔｏｒｒ）のアルゴン圧力で５ＫＶの電圧を用いる中
性アルゴン原子の略々当量の照射量の場合にアルゴンイ
オン電流を４５μ八とすることができた。

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ット材料の性質によって決ま
る。この入射角はターゲットホールダーを傾斜させるこ
とによって変化させることができる。この製造方法の種
々の工程において用いるために、ターゲットホールダー
は、その表面に対し垂直に又は、例えば、４５°までの
角度に傾斜し得る入射ビームに対し、イオン供給源から
、例えば、４　ｃｍの距離の個所に位置させることがで
きる。これらの条件のもとて１時間４μの速度でテルル
化カドミウム水銀をエツチングすることができた。シブ
レーレシストのエツチング速度はテルル化カドミウム水
銀のエツチング速度の０．１〜０．３倍である。これが
ため、ウェハ１の１５μの厚さ全体に亘り切り込み溝８
をエツチングするには約４時間を必要とする。このフォ
トレジストマスク層１０に対する典型的な厚さは５〜７
．５　μである。

かようにしてイオンビームエツチングを行うことによっ
て例えば７５°の傾斜を有する急峻な側壁を得ることが
できる。かくして狭い切り込み溝８をウェハ１に形成し
得るため、ウェハの大部分を用いて検出素子を形成する
ことができる。残存細条部分９の幅は例えば２００μと
し、マスク層１０の１０μ幅の窓を経てエツチングされ
た切り込み溝８の幅は例えば１０μとすることができる
。第５図には、ウェハの直径を横切って１４個のかかる
細条部分９のみを示すが、実際には更に多数の細条部分
が形成されるものである。

製造の次の工程で、これら細条部分９に残存するフォト
レジスト層１０の部分を除去し、その後、これら細条部
分９の厚さを例えば１０μまで減少させると同時に露光
された長手方向の上縁に丸味を付けるようにする。この
厚さの減少及び丸味付けは、米国特許第４０３７３１１
号明細書（特願昭５１−８３６１０号）に記載された所
と同様に研磨艶出し及びエツチングにより行う。第６図
はかかるエツチング処理後の細条部分９の断面図を示す
。図面の相対的寸法のため、この長手方向上縁の丸味付
けは、第６図では明瞭に示していないが第７図の拡大図
から明らかである。これら切り込み溝８によって露出さ
れたワックス層の部分も、この溝８のエツチング中及び
これに続く薄層化及び丸味付は処理中に除去する。

細条部分９の露出上面及び側壁には、例えば既知のよう
にテルル化カドミウム水銀表面を陽極酸化することによ
って、不活性化層１４を設ける。細条部分１１によって
かかる陽極酸化処理中、細条部分９を相互連結する。こ
れら両軍活性化層４及び１４は第７図に示す１個の細条
部分９の拡大断面に示す。

次いで全体に新たなフォトレジスト層を設け、選択露光
及び現像を行って、細条部分９をその長さ方向に沿って
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。この工
程は、細条部分９を厚さ全体に亘すエッチングすること
によって行い、これにより切り込み溝８に対し直角に延
在する溝を形成する。このエツチング工程も、アルゴン
イオンのビーム１７を用いることによって第４図につき
説明した所と同様に行う。この工程を第８図に示す。こ
の実施例の細条部分９から構成される装本体２１の長さ
を十分長くして、第９図〜第１７図につき記載する２個
の検出素子の直線配列が得られるようにする。かくして
得られた本体２１は、その長さを例えば１２５μ、幅を
２００μ、及び厚さを１０μとする。

次いで本体２１を研磨艶出しブロック５から取出し、絶
縁基板２２の表面のある領域上に装着する。

不活性化層４によって不活性化された本体２１の表面を
、例えば、第１１．１２及び１５図の断面に示される肉
薄接着層２３を介して基板２２の表面に固着する。

この基板２２を光学的に研磨艶出しされたサファイアと
する。この本体２１は、便宜上第９図において斜線を付
して示す。

次いでこの基板２２及び本体２１の表面上にフォトレジ
ストの層を設け、選択露光及び現像を行って本体２１及
び基板２２の双方の上面の一部に第１フォトレジストマ
スク層２４を形成する。このマスク層２４は、第１０図
において幅広斜線をつけて示したフォトレジスト細条で
構成する。この細条マスク層２４は、本体２１が後に所
望の直線配列に分割される方向に対しほぼ直角を成す方
向に本体２１を横切って部分的に延在する。この細条２
４は、下側のマスクされた領域によって検出素子の不活
性化された能動領域を画成する本体表面の不活性化層１
４上に位置し、この能動領域において赤外線放射を検知
し得るようにする。この細条２４の幅を例えば５０μと
する。次いでこの細条２４によりマスクされない領域に
は、以下説明するように金属パターンを設ける。この細
条２４は、これによって本体２１上の金属化パターンを
離間すると共に、基板２２上で、後にその上に形成され
る金属化パターンの個別の部分まで延在させるようにす
る。

金属化パターンの金属を堆積する前に、本体表面にイオ
ンビームエツチングによってメサ構体を形成する。これ
を第１１図に示す。エツチングマスクとして細条２４を
用いながら、不活性化層１４の露出部分、及び赤外線感
応材料の下側部分を、例えばアルゴンイオンのビーム２
７による衝撃によって除去する。エツチング条件は第４
図及び第８図につき説明した所と同様とする。しかしこ
のイオン衝撃は短時間行ってエツチングが本体２１の厚
さの一部分のみに行なわれるようにする。これがため本
体２１の残存部分に直立したメサ３１が形成される。又
赤外線感応材料のこのメサ３１の頂部には、マスク細条
２４が残存し、メサ３１の頂部と細条２４との間には不
活性化層１４が残存する。第１１図の破線２６は、本体
２１のもとの不活性化表面を示す。又イオン衝撃によっ
てフォトレジスト細条２４及び基板２２の露出表面を僅
かではあるがエツチングするが、これは便宜上図示しな
い。

不活性化層１４を形成する陽極酸化物のエツチング速度
が下側のテルル化カドミウム水銀のエツチング速度の略
々１．３倍であり、且つイオンビームエツチング中マス
ク層２４の縁部の下側の不活性化層１４が殆んど除去さ
れないことを確かめた。これは重要である。その理由は
、次に設けられる金属電極を不活性化層１４の縁部にお
いて接合する必要があるからである。同様に本体２１の
縁部の下側の不活性化層４も殆んどエチングされない。

イオンビームエツチングを行うことによって、本体２１
のマスクされない表面部分からテルル化カドミウム水銀
を均一に除去することにより良好に画成された形状で再
現自在にメサ３１を形成し得ることを確かめた。このテ
ルル化カドミウム水銀は、少なくとも０．５　μの均一
な深さまで、好ましくは十分深く、例えば、２又は３μ
までエツチングされるようになる。かくして得られた構
体によって、最終製品の検出素子の作動時に検出装置の
電極間に生ずる電流の大部分が、隣接するメサ３１の頂
部表面よりむしろメサ３１の側壁間の構体を横切って流
れるようにする。このイオンビームエツチングによって
メサ３１の側壁を、例えば傾斜が７５°となるように比
較的急峻にする。この傾斜を制御する要因は、ビーム２
７０角度、フォトレジスト２４の形状及びエツチング、
並びに放出されたターゲット原子の再堆積である。

このメサ３１の形成後、フォトレジスト細条２４上、こ
の細条２４によりマスクされない本体２１の部分上、及
び本体２１を囲む基板２２の表面領域上に、金属を堆積
して層３３を形成する。かようにしてこの金属層３３を
メサ３１の側壁及び本体２１の残存表面の双方の上に堆
積する。かくして得られた構体を第１２図に示す。

金属は蒸着によって堆積させるのが好適である。

その理由はクロムがスパッターしにくいからである。又
、蒸着は、テルル化カドミウム水銀を著しく損傷しない
、比較的低温の低エネルギー処理とする。かくして堆積
させた金属が、テルル化カドミウム水銀本体２１及びサ
ファイア基板２２の双方にイオンビームエツチングによ
って生じた粗面に対し良好な接着性を有することを確か
めた。しかし他の方法例えばスパッタリングによって金
属を堆積させ得ることは勿論である。かかる金属は赤外
線感応材料と接触して堆積されるクロムの第１層（テル
ル化カドミウム水銀及びサファイアの双方に対し、クロ
ムが強力な接着性を有するため）と、クロム層上に堆積
され、金属皮膜の電気抵抗を減少させる金の厚い第２層
とから構成するのが有利であることを確かめた。クロム
は、テルル化カドミウム水銀と調和できる熱膨張係数及
び仕事函数の双方を有し、かつ約１５０℃より低い温度
において水銀とも又金ともアマルガムを形成しない。か
ように蒸着した金−クロム層３３は、本体２１及び基板
２２の双方に対し、特に強力な接着性を有する。

このクロムはその厚さを例えば０．０５μとし、この金
はその厚さを例えば０．５　μとする。

次いでマスク層２４を除去してその上の金属を取除きか
つ第１３図に示すように、本体２１及び基板２２の双方
に金属化パターン３５．３６として金−クロム層３３の
残部を残存させるようにする。このマスク層２４は、こ
れをフォトレジスト層とするため、既知のようにアセト
ンに浸漬し、所望に応じその除去を助けるための撹拌を
行うことによって除去することができる。残存している
金属化パターンは、各々がメサ３１の側壁に延在する２
個の個別の部分３５及び３６からなり、且つこれをさら
に次の処理工程において検出素子の側壁で接触する個々
の検出装置の電極を形成し得るようにする。

この次の処理は、本体２１及び金属化パターン３５゜３
６をマスク及びエツチングして、これらを検出素子及び
その電極の所望パターンに分割することである。この目
的のため第３のマスク層４４を、金属化パターン３５．
３６の大部分の上、及びこの金属化パターン３５．３６
によって被覆されない本体２１０大部分の上に設ける。

又、この第２のマスク層４４は、例えばシブレーレシス
トＡ２１３５０Ｅのようなフォトレジストで造ると共に
このマスク層４４に、フォトレジストの選択露光及び現
像によって造られる複数個の窓４５．４６及び４８を設
ける。

第１４図に示すように、細条形状の窓４５は、マスク細
条（第１０図参照）２４が延在した方向に対し直角を成
す方向に延在する。この窓４５によって、本体２１及び
金属化部分３６が形成すべき２個の検出素子の各々の一
方に相当する２個の部分に分割される個所を画成する。

この窓４５の幅を例えば１０μとする。外側の２個の窓
４８によって本体２１の対向する端部において各々の素
子の側壁を画成する。

６個の略々平行の窓４６を窓４５及び４８から直角に延
在させて各検出素子の赤外線感応能動領域を形成すべき
本体２１の部分上に、抱合形状の窓パターンを形成し得
るようにする。これら窓４６によって本体２１の厚さ全
体にわたるエツチングにより除去すべき材料の部分を画
成し、これにより各検出素子の幅の大部分を横切って各
検出素子の対向する側壁から延在する（第１６図に示す
ように）指台状切り込み溝５６を形成し得るようにする
。これら指台状切り込み溝を設けることにより、各素子
には、以下説明するようにその電極間に曲折電流通路が
形成されるようになる。マスク層４４の窓４６の幅を例
えば７．５　μとする。

次いでこれら窓４５．４６及び４８における本体２１及
び金属化パターン３５．３６の部分を、基板２２から除
去する。この除去は、第８図につき説明した所と同様に
アルゴンイオンビーム４７を用いるエツチングによって
行う。このエツチングは、エツチングマスクとしてマス
ク層４４を用いながら本体２１の厚さ全体及び金属化パ
ターン３５．３６の厚さ全体に亘り行う。

テルル化カドミウム水銀のイオンビームエツチングと、
極めて僅かの横方向エツチングとによりび３６の隣接す
る接点領域から除去される外側の切り込み４６において
行われる。

第２のマスク層４４を除去した後の検出装置の配置を第
１６図及び第１７図に示す。かように形成された２個の
検出素子５１及び５２の群は、−側に共通電極３５を有
し、他側に金属化パターン３５．３６の一部分３６から
形成された個々の電極３６ａ及び３６ｂを有する。これ
らの検出素子の各々は、第１７図の検出素子５２に対し
て示されるように、メサ３１の両側壁に設けられた個別
の埋設金属電極３５及び例えば３６ａを有する赤外線感
応材料のメサ３１の形態の能動領域を具える。かように
メサ接触を行うことは、本発明方法の要旨ではないが、
この検出装置の特性に対しては著しく有利である。この
技術は出願人の同時出願の特願昭５４−９６８９４号に
記載され請求されている。

検出素子５１及び５２の間の分離５５と、それらの素子
内に延在する切り込み溝５６との両方が幅狭であるた、
め、これら分離及び溝が占める面積は小さく、この点は
、これが、検出装置の非感応領域である形成された急峻
な側壁によって検出素子５１及び５２間を狭い間隔５５
で離間すると共に検出素子の対向する側壁から延在し、
曲折電流通路を形成する極めて幅狭の切り込み溝５６を
形成する。この離間間隔５５を例えば１０μとし、これ
ら切り込み溝５６の幅を例えば７．５μとする。これは
かかるエツチングに化学反応エツチング溶液を使用する
場合よりも著しく有利である。

アルゴンイオンによって夫々マスク層４４の縁部及び検
出素子の縁部の下側の本体の不活性化表面層１４及び４
を横方向に著しくエツチングすることなく、これら不活
性化表面層１４及び４の関連する部分を含む本体２１の
露出部分をエツチング除去する。又このアルゴンイオン
によって同一エツチング工程で露出金属化層をもエツチ
ング除去する。

このエツチングは、金属化パターン３５．３６の露出部
分により被覆された本体２１の部分全体をエツチングす
るに十分な時間継続する。露出金属化部分の下側本体部
分のこのエツチングは、切り込み溝４５において、及び
この材料が電極金属化部分３５及ので重要である。これ
ら切り込み溝５６を設けることにより、電流通路は、各
素子５１及び５２の電極間に蛇行状に形成され、この素
子の全体の能動領域の幅の僅か一部にわたって各素子の
両電極設定領域と接合する。従ってこの電流通路は、こ
の素子の電極が接触する領域間の直線に沿った距離より
も十分長くなる。これがため電極間の電荷キャリア移送
時間及び抵抗を増大し、従って検出素子の各々の応答度
を改善することができ、しかも簡潔な検出装置構体を製
造することができる。かようにして、切り込み溝５６を
設けることによって、５０μ×５０μの面積の感応領域
を有する検出素子の応答度を３〜４倍にすることができ
た。

第９図〜第１７図に関し記載した製造方法は、ただ２つ
のマスク工程を必要とするだけである。その第１のマス
ク２４は金属化パターンを決定し、その整列は臨界的で
ない。第２のマスク４４は、それぞれ本体２１及び金属
化パターンから形成する素子及びその電極の所望のパタ
ーンを決定する。そのような方法は出願人の同時特許出
願の特願昭５４−９６８９５号において記載されている
。かかる方法によれば、この配列の隣接する素子間の非
常に小さな間隔にもかかわらず、個別のマスク工程即ち
本体２１を素子に分割するためのマスク工程と、電極パ
ターンを画成するためのマスク工程の臨界的な整列を必
要としない利点がある。

外部接続は、素子５１及び５２の赤外線感応材料を損傷
しないようにこれら外部接続が基板２２上に直接存在す
る電極３５．３６ａ及び３６ｂの部分に導線を接着する
ことによってこの配列の素子に対して行うことができる
。

多くの変形例が本発明の範囲内において可能である。

異なる大きさの本体２１を形成することによって及び／
又は第１マスク層２４及び／又は第２マスク層４４に対
して、異なるパターンを用いることによって、異なる群
の検出素子を基板２２に形成することができる。かかる
群は、例えば、３個以上の素子の直線配列、互いに二次
元領域の配列を形成する背合わせの直線配列、さらに例
えば検出素子の波形配列とすることができる。

複数個の検出素子を形成するのに十分な大きさの本体２
１を、第８図に示す細条部分９から分割する代わりに、
この細条部分９を単一の検出素子を形成するための本体
２１に分割することができる。

かかる本体を絶縁基板２２に固着した後、この基板に第
１０図に示す細条２４のような第１マクス層を設け、イ
オンビームエツチングを行い、次いで金属堆積及びマス
ク除去によって第１３図に示すパターン３５．３６に類
似する金属化パターンを設けることができる。この場合
に、かくして形成された金属化パターンは最終の電極パ
ターンと一致するようになる。その理由はかかる金属化
パターンは個々の検出素子の個々の電極に形成する必要
がないからである。次いで本体、基板及び金属化パター
ンを第２のマスク層によってマスクする。この第２マス
ク層には、素子電極間に曲折電流通路を画成するため基
板２２からイオンビームエツチングによって除去すべき
本体２１０部分を決める窓だけを設ける必要がある。第
１８図はこの方法で製造されかつ電極３５及び３６を有
する検出素子７１の一例を示す。

この実施例において電流通路を画成する切り込み溝７６
は、第１６図に示す各素子の切り込み溝５６と同一の形
状とすることができた。しかしながら、第１８図は、第
１６及び１７図の実施例にも適用できる切り込み溝の変
形を示す。即ち第１８図に示すように、本例では２個の
切り込み溝７６だけを設け、この各々を対向する側壁か
ら素子本体中に延在し、次いで９０°彎曲させて素子７
１の長さに平行に延在させるようにする。電極間に曲折
電流通路を形成するために多くの他の溝槽体が可能であ
り、かつ電流通路を形成する曲折部の数も、検出素子の
側壁から突出する溝５６又は７６の数を増加することに
よって増加し得ることは明らかである。

第１９図は第１８図の構体の変形を示し、この構体にふ
いては、イオンエッチンクによって形成されたＬ形溝７
６を、素子本体中に延在させて、金属化パターンを端部
電極８５及び８６と、電流通路の中間部分を横切って延
在する中間埋設電極８０とに分割する。本発明による同
一の処理工程を用いることができるがこの場合曲折電流
通路をイオンエッチンクにより画成するためのマスクの
し一形窓を伸長及び変位させ゛るようにする。前述した
ように、抵抗値を増大させることによって応答度の悪化
を減少させる。

第１５図に示すイオンビームエツチングによって、溝５
６と分離５５との双方において検出素子の露出された表
面を形成する。これらの表面は、イオンビームでエツチ
ングされた表面がその表面における不活性イオンの注入
によってすでに真性不活性化状態となっているものと思
われるが、次いで既知の手段で不活性化層を形成するこ
とによって不活性化することができる。金属化及び素子
画成前に検出素子の上面に不活性化層１４を形成する代
わりに、素子の感応活性区域及びそれらの側面を次の処
理によって不活性化することができる。

赤外線感応材料を著しく損傷することなく特に電子で中
和されたイオンビームの少なくとも−ｉによるイオンビ
ームエツチングによって、テルル化カドミウム水銀のよ
うな赤外線感応材料に対し特に繰返再現性のあるエツチ
ングを行い得ることを確かめた。しかしながら、イオン
ビームエツチングの代わりに、イオンエッチンクと同等
の他のエツチング、例えばいわゆる「マグネトロンスパ
ッタリング」を用いることができる。この「マグネトロ
ンスパッタリング」において、スパッタエツチングに用
いられるイオン束は磁界によって集中させる。かかるマ
グネトロンスパッタリングは、例えば、論文が、主とし
てスパッタエツチングよりむしろスパッタ堆積に関する
ものであるが、ニー・ジエー・アロンソンによる、［ソ
リッド　ステート　テクノロジーＪ　１９７８年１２月
、第６６〜７２頁の論文「スパッタリング用装置」に記
載されている。その他のイオンエッチンク方法は、エッ
チ・ジミゲン等による、フィリップス技術評論、第３５
巻、第７７８号、第１９９〜２０８頁の論文「イオンエ
ッチンク調査」、及びニス・ソメークによる真空科学工
学雑誌（ジャーナル　バキューム　サイエンス　テクノ
ロジー）第１３巻、第５号、第１００３〜第１００７頁
の論文「イオン及びプラズマエンチング入門」に記載さ
れている。

テルル化カドミウム水銀の検出素子を形成する代わりに
、その他の赤外線感応材料、例えばテルル化鉛錫のよう
な３元の金属間カルコゲン化物、又は、例えば硫化鉛又
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
用いることができる。

前述の実施例においてこれらの方法は、均一な材料組成
物を有しかつその作動が真性に基づく検出装置に用いる
ための素子本体へのオーミック接点電極の適用を含むも
のである。しかしながら、各々が素子本体の感応メサ区
域に位置するｐ−ｎ接合を有する検出素子の製造も、本
発明の範囲内に入るものとする。この場合にはこの素子
の電極を、メサの側壁に延在し且つこれによって本体ｐ
型及びｎ型領域に対してそれぞれオーミック接点を形成
し得るようにする。

金及びクロム以外の他の金属、例えばアルミニウム又は
銀を用いてこれら電極を形成すること及びこの検出装置
基板をサファイア以外の他の材料から造り得ることは明
らかである。従って、例えばこの絶縁基板２２を、例え
ば、アルミナ、シリカ又はベリリアから造ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による赤外線検出素子の製造初期工
程において研磨艶出しブロックに取付けられたテルル化
カドミウム水銀のウェハの断面図、第２図は本発明方法
の次の工程において他の研磨艶出しブロックに取付けら
れたウェハの断面図、第３図は前記の他の研磨艶出しブ
ロックにおける薄層化後のウェハの断面図、 第４図はこのウェハ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前記の他の研磨艶
出しブロックにおいて薄層化されたウェハの第５図のｒ
Ｖ−ＩＶ綿線上断面図、第５図はイオンビームエツチン
グ工程後の前記の他の研磨艶出しブロック薄層化された
ウェハの平面図、 第６図は薄１層化しかつ丸みをつける工程の後における
第４図と同一の線に沿う断面図、第７図は次の陽極酸化
処理後のこのウェハの３つの細条部分の部分断面図 第８図は別のイオンビームエッチング工程中ニこのウェ
ハの細条部分が分割されて個別の本体になるのを示す第
５図の■−■線上の断面図、第９図は製造の次の工程に
おいて検出素子基板に取付けられた１個のかかる本体の
平面図、第１０図は第１フォトレジストマスク層を設け
た後における第９図の配列の平面図、 第１１図はイオンビームエツチングによってこの本体表
面にメサを形成した後の第１０図のＸ　Ｉ−Ｘ　Ｉ線上
の断面図、 第１２図は金属堆積工程後の第１１図に示す配列の断面
図、 第１３図は第１マスク層を除去した後の第１２図の配列
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
決定するための第２マスク層を設けた後の第１３図の配
列の平面図、 第１５図は前記の所望パターンを形成するイオンビーム
エツチング中の第１４図の配列の断面図、第１６図は本
発明により形成した検出素子配列の拡大部分平面図、 第１７図は第１６図のＸ■−Ｘ■綿線上断面図、第１８
図は第１６図の変形例であり、本発明によるものであり
かつ本発明に従って僅かに違った方法で製造された検出
素子の平面図、 第１９図は第１８図の変形例であり、本発明によるもの
でありかつ本発明に従って僅かに違った方法で製造され
た検出素子の平面図である。 １・・・結晶ウェハ　　　　２・・・研磨艶出しブロッ
ク３．７・・・ワックス　　　４．１４・・・不活性化
層５・・・他の研磨艶出しブロック 訃・・複数個の切り込み溝 ９・・・細条部分 １０・・・フォトレジストによるマスク層１１・・・直
交の細条　　　　１２・・・ビーム１６・・・マスク層 １７・・・アルゴンイオンのビーム ２１・・・複数個の別個の本体 ２２・・・絶縁基板　　　　　２３・・・薄い接着層２
４・・・第１フォトレジストマスク層２６・・・破線　
　　　　　　２７・・・イオンビーム３１・・・メサ　
　　　　　　３３・・・金属層３５、３６・・・金属化
パターン ３６ａ、　３６ｂ・・・個々の電極　４４・・・第２の
マスク層４５、４６．４８・・・複数個の窓 ５１、５２・・・検出素子　　　５５・・・間隔（分離
）５６、７６・・・狭い切り込み溝（スロット）７１・
・・素子　　　　　　　８０・・・中間埋設電極特許出
願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファブリケン へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　赤外線感応材料の接点領域にそれぞれ横方向に離間
   して設けられた２個の電極間に赤外線感応材料の能動領
   域を具え、前記電極の一方において前記能動領域から放
   射により発生する電荷キャリアの再結合により検出素子
   の応答度の損失を減少させるようにして赤外線放射検出
   素子を製造にするに当り、 前記検出素子を形成する前記赤外線感応材料の本体を基
   板に固着し、前記接点領域間の少なくとも前記本体表面
   上に不活性化層を設け、少なくとも前記接点領域上に電
   極金属化を施し、接点領域を形成しようとする又は形成
   した区域間のスペースから前記赤外線感応材料の非マス
   ク部分をイオンエッチンクを用いて除去し、前記本体の
   厚さ全体にわたりかつ本体の幅を横切って前記イオンエ
   ッチングを行い電流通路に少なくとも１つの曲折電流通
   路を画成し、前記電流通路は、前記能動領域の残りの赤
   外線感応材料を貫通して一方の接点領域から他方の接点
   領域まで延在させ、これにより電流通路を、直線に沿う
   前記接点領域間の距離よりも長くなるようにし、前記イ
   オンエッチングにより前記金属化層の一部および前記不
   活性化層の一部を取除き、その後下側の赤外線感応材料
   を除去するようにしたことを特徴とする赤外線放射検出
   素子の製造方法。 ２　前記イオンエッチングによって、電極金属化部を分
   割して、曲折電流通路の一端部に電極を形成すると共に
   該電流通路に中間電極を形成するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。