JPS6351548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、マトリクス赤外線検出器に関し特
に、例えば空中偵察用のカメラのための赤外線素
子のマトリクスを含んだマトリクス赤外線検出器
に関するものである。

従来技術 このようなマトリクス検出器の長所は、マトリ
クスの素子のアドレス指定や走査が電子的に為さ
れ、輝点によつて機械的にはもはや為されないと
いう事実にある。

アドレス指定は事実、電子的処理装置の助けを
借りて、マトリクスの素子によつて出力された信
号を積分するか、または出力された信号を読取る
ための回路上でマトリクスの素子を順次的に整流
するかのいずれかにある。これ故、マトリクスの
各素子がこれらの電子的処理装置に接続されると
いうことが容易に解る。

動作と感度の最適条件を得るために、赤外線素
子のマトリクスは低い温度で動作しなければなら
ない。

従つて例えば２〜5μｍまたは８〜12μｍのスペ
クトル帯域に対しては、Hg Cd TeまたはIn Sb
から成る検出器の場合、最適温度は77〓である。

それ故低温の密封内で冷えた表面上に素子のマ
トリクスを配置することが提起されてきた。

まず最初にマトリクスの素子を接続によつて低
温の密封の外側で電子的処理回路に結合すること
が提起された。しかしながらこの解決法は、寄生
ノイズを作る接続線の長さのために、そして線損
失による熱負荷を誘発するその数のために、欠点
を表わしてきた。さらにこの解決法は、多くの数
の基本的なはんだ付けをもつて、大きい寸法の検
出モジユールに導く。

次に低温の回路の内側で同じ冷えた表面上に赤
外線素子および電子回路のマトリクスを配置する
ことが提起された。

しかしながらこの表面の寸法は必然的に、冷冷
器の電源によつて制限される。それ故この後者の
解決法は電子処理回路として、その優越性を得た
シリコンの集積回路を採用することに導びいた。
集積回路は、多くの感光素子とのインピーダンス
マツチングのために、光電池型の、しかし光導電
型でない赤外線素子と共に、多くの電気作用を１
つの小さな表面上に一緒に集めるのを可能とす
る。

次の２つの解決法が可能であつた。赤外線素子
とシリコン回路とのマトリクスを一方を他方のそ
ばに配置するか、またはシリコン回路の上にマト
リクスを配置するかである。

これら第１の解決法は寸法の観点からも製造の
観点からも決定的な長所をもたらさなかつた。

第２の解決法を採用することによつて、検出器
ダイオードを有する面すなわちシリコン回路から
離れた前面によつて放射によるマトリクスの照射
が行われる技術か、またはダイオードを有する面
と反対の後面による照射の技術かのいずれかを選
ぶことがなお可能である。

後面の照射技術においては、放射に対して透明
な基板上に、例えばHg Cd Teの単結晶状の検出
器の層を作ることの困難さに遭遇する。この場
合、感光素子はシリコン回路の隣りにあるので、
シリコン回路を接続するためのスタツドと、例え
ばインジウムの検出器層との間の冷間溶接による
接続は、もちろん容易に行われる。

前面照射技術においては、ウエフアの残りのも
のと異つてドープしかつウエフアのダイオードを
限定するウエフアの領域と、ウエフアの後面に対
するシリコン回路の入力スタツドとの間に薄い層
による接続を作るよう、モノリシツク活性ウエフ
アにオリフイスを作り、それ故、互いに対して相
対的にオフセツトされる検出器材料の島を作つ
て、シリコン回路上で接続を可能とする。この場
合、活性部分の表面とウエフアの全表面との間の
比、すなわち占有係数は低い。加うるにこの島構
造は非常にもろい。結局は後面照射技術における
ように、多くの接続を為すことは困難である。

例えば仏国特許第2012024号が教えるように、
穴を通して持つている２つの型ｐおよびｎの一方
の半導体ウエフアに、２つの型の他方の領域（こ
れら領域は、穴の壁に沿つて延びかつ電気的接続
ピンを受けるよう意図されている）を拡散するな
らば、上述の欠点を克服することができない。

発明の目的 この発明の目的は、この前面照射技術の欠点を
克服することである。

発明の開示 このためこの発明によれば、第一導電型の第１
の固体半導体ウエフアと、 赤外線放射に露出される前記第１のウエフアの
一方の面から延び、それによりインターフエース
を定めると共に基本的検出器のマトリクスを形成
する、前記第１のウエフアの第二導電型の領域
と、 前記第１のウエフアの他方の面が面し、前記第
１のウエフアのマトリクスの基本的検出器によつ
て生じた信号を処理するための少なくとも１つの
集積回路を備えた第２の半導体ウエフアと、 前記第１のウエフアの前記領域を、前記第１の
ウエフアに面する前記第２のウエフアの面に接続
するはんだスタツドと、 を備えたマトリクス赤外線検出器において、 前記領域は前記一方の面から他方の面に延びそ
してその領域の各々は、前記一方の面から延びる
検出空間と、前記第１のウエフアの他方の面から
延びる接続空間とを含むチヤネルの形態にあり、 前記はんだスタツドは、前記他方の面に沿つて
延びる、 ようにしたことを特徴とするマトリクス赤外線検
出器が提供される。

この発明によつて、第１のはんだウエフアの他
方の型の領域へのはんだスタツドの接触を、放射
に露出されるその前面から後面に移すことが可能
となつた。この特徴は次の２つの長所を提起す
る。

非モノリシツクの後面照射技術のものである第
１は、検出ウエフアと処理ウエフアとの間の接続
が可能な限り短いという事実にある。

第２は、最も重要であるが、これらの接続が１
つの操作でまとめて為され得るということにあ
る。

本件出願人は、一方では光電検出器およびシリ
コン処理回路から、他方では低温の密封内で冷や
された検出器から始めて発明を発展させた。それ
らはこのような検出器に発明の範囲を制限する意
図ではなく、処理回路との接続が後面上で為され
る前面照射を有するすべての検出器に拡張される
ということは明白である。事実、前記発明は、す
でに重要であるこの発明によつて得られる集歩性
に対して、高感度の冷えた検出器に適用されるこ
とは必要でなく、またシリコン処理回路をもつた
検出器に適用されることも必要でない。この発明
は、インターフエースが検出器の働きおよび後面
との接続の働きを同時に行うので、それ自体で充
分である。

実施例 この発明は添付図面を参照して以下の説明を読
めば、より容易に理解されるであろう。

検出ウエフアの実施例の製造方法の異つた状態
をまず説明する。

第１図には例えば半導体材料Hg Cd Teから成
る固体基板１が取られており、この半導体材料は
スペクトル帯域３〜5μｍおよび８〜12μｍにおい
て対象または風景を検出するために大いに適して
いる。けれどもこの発明はこの材料に制限される
ものではない。基板１はｐ型のものがより的確で
あるが、ｎ型のものでも採用することができる。

基板１は、この実施例の場合（第２図）20〜
30μｍの厚さでウエフア２を得るために、例えば
研摩のような既知の手段でより薄く作られる。

この実施例の場合ZnSであるマスキング層がウ
エフア２の２つの面４および５上に蒸着され、そ
してそれらの各面上にマトリクス態様で配置され
たマスキング帯域３と、これら帯域間にモザイク
形態で窓６とを形成するように、これら２つの層
内に開口が作られる。２つの面の窓、そしてそれ
故マスキング帯域は、それぞれ互に対して反対側
にある（第３図）。

窓６から、ｎ型の拡散がウエフア２の２つの面
４および５で同時に行われて、ウエフア２の面４
から面５に延びるｎ型の領域７を得る（第４図）。
これらｎ型の領域７は、この実施例で行われるプ
レーナ拡散技術のために、中間部分８を提起する
チヤネルの形態にある。

始めにｎ型基板が採用されたならば、ｐ型の拡
散ももちろん為されてきただろう。

ウエフア２の面４は、検出されるべき赤外線放
射に露出されるよう意図されたものである。

この検出は、ウエフア２のｐ型基板内にｎ型領
域７によつて作られた基本的な光ダイオードのモ
ザイクによつて行われる。

今まで説明したウエフア２はその中間平面に対
して実質的に対称であつたが、面４は前面と呼ば
れそれ故面５は後面と呼ばれる。その理由は、一
方では放射に露出されるのが面４であるからであ
り、他方では、普通の前面照射技術と関連して使
用される語彙との類似によつて、検出器インター
フエースがいずれの場合にもこの面４から延びて
いるからである。

このように決められたインターフエースの平面
が、受けるべき放射の方向と実質的に平行である
という事実とは別に、これらのインターフエース
はそれ故、それらがウエフア２の前面４から後面
５に延びるという点で注目すべきである。

ウエフア２の前面４は次に保護または不活性層
９で覆われる（第５図）。次に好ましくはインヂ
ウムの金属層が、１つの操作でまとめてｎ型領域
に沿つて、後面５の窓６内に蒸着され、光ダイオ
ードのｎ型領域の接続のためのスタツド３０を作
る。スタツド３０は、ウエフア２のpnインター
フエースによつて出される信号を処理するための
シリコン集積回路の、対応する入力スタツド３１
と冷間溶接によつて接続されるようにされている
（第５図）。

シリコン処理回路の対応するスタツドに接続さ
れるべき、ウエフアのｐ型領域を接続するための
唯一つのスタツドは、ウエフア２のマス内のどの
点に形成されても良いが好ましくは後面５上が良
い。

ｎ型領域は、前面４から拡散によつて形成され
る第１の検出空間１０と、後面５から拡散によつ
て形成される第２の接続空間１１とから構成さ
れ、これら２つの空間は電気接続のための中間部
分８によつて接続される。

両面の拡散によつてこのようにして得られる光
ダイオードの特性は、ウエフア２の小さい厚さの
ために単独面の拡散によつて得られる光ダイオー
ドのものと同等であり、１つの面によつて拡散さ
れるインターフエースのものと匹敵し得るインタ
ーフエース表面を得るのを可能とする。

占有係数は、開始材料Hg Cd Teの電子特性に
よつてのみ制限され、それ故電気キヤリアの拡散
の可能性によつて制限される。それは放射に露出
される、50μｍの矩形の感光表面に対して70％に
達し得る。

検出および接続ウエフアを準備したので、次に
第１のウエフア２の光ダイオードによつて生ずる
信号を処理するための第２のシリコンウエフア１
５をとることが残つているが、これは当業者には
完全に既知であつてこの発明の部分を形成せず、
それ故詳細には説明しない。概略を述べると、冷
間溶接によつて２つの内の２つのウエフアのスタ
ツドを接続するにおいて、ウエフア２の後面５の
スタツド３０に接続されるようにされたインヂウ
ムの接続スタツド３１を形成し、ｎ型の領域７お
よびウエフア２のｐ型のマスをウエフア１５の回
路に接続し、そして低温の密封１７内で、冷えた
表面１６上に２つのウエフア２および１５を配置
する（第６図）。

シリコンウエフア１５の良好な熱移動のため
に、ウエフア１５によつて冷えた表面１６から離
された検出および接続ウエフア２の冷却は保証さ
れる。

最後に、ウエフア２および１５間の接続が非常
に多くの接続によつて行われるならば、シリコン
ウエフアの出力は非常に少ない出力スタツド（図
示せず）で行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、この発明の一実施例による
検出器の検出および接続ウエフアを異なつた製造
段階で示す図、第６図は第１図〜第５図の検出お
よび接続ウエフアを有した、この発明の検出器を
示す概略図である。図において、１は固体基板、
２はウエフア、３はマスキング帯域、４は前面、
５は後面、６は窓、７はｎ型の領域、８は中間部
分、９は保護または不活性層、１０は第１の検出
空間、１１は第２の接続空間、１５はウエフア、
１６は冷えた表面、１７は低温の密封、３０はス
タツド、３１は接続スタツドである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第一導電型の第１の固体半導体ウエフアと、 赤外線放射に露出される前記第１のウエフアの
   一方の面から延び、それによりインターフエース
   を定めると共に基本的検出器のマトリクスを形成
   する、前記第１のウエフアの第二導電型の領域
   と、 前記第１のウエフアの他方の面が面し、前記第
   １のウエフアのマトリクスの基本的検出器によつ
   て生じた信号を処理するための少なくとも１つの
   集積回路を備えた第２の半導体ウエフアと、 前記第１のウエフアの前記領域を、前記第１の
   ウエフアに面する前記第２のウエフアの面に接続
   するはんだスタツドと、 を備えたマトリクス赤外線検出器において、 前記領域は前記一方の面から他方の面に延びそ
   してその領域の各々は、前記一方の面から延びる
   検出空間と、前記第１のウエフアの他方の面から
   延びる接続空間とを含むチヤネルの形態にあり、 前記はんだスタツドは、前記他方の面に沿つて
   延びる、 ようにしたことを特徴とするマトリクス赤外線検
   出器。 ２ 前記第１のウエフアはｐ型の半導体であり、
   前記領域はｎ型の拡散領域である特許請求の範囲
   第１項記載のマトリクス赤外線検出器。 ３ 前記第１のウエフアはｎ型の半導体であり、
   前記領域はｐ型の拡散領域である特許請求の範囲
   第１項記載のマトリクス赤外線検出器。 ４ 前記第１のウエフアはHg Cd Teから成る特
   許請求の範囲第１項ないし第３項いずれか記載の
   マトリクス赤外線検出器。 ５ 前記第２のウエフアはシリコンから成る特許
   請求の範囲第１項ないし第４項いずれか記載のマ
   トリクス赤外線検出器。