JPH03222483A - 赤外線検出素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光導電型の赤外線検出素子に関するもので、特
に光導電セルをマトリクス状あるいはアレイ状に集積し
た素子に使用される。

〔従来の技術〕

Ｐｂ　Ｓ、Ｐｂ　Ｓｅなどの光導電セルを用いた赤外線
検出素子が知られている。第５図は４Ｘ４のマトリクス
構成とした従来例を示す。図示の通り、基板１上には４
Ｘ４−１６個の光導電セル２が配置され、各光導電セル
２の一方側には共通電極３が設けられると共に、他方側
には個別電極４が設けられる。共通電極３は共通配線５
に接続され、個別電極４は個別配線６に接続され、これ
らを介して光導電セル２にバイアスが印加される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のようにして光導電セルをマトリク
ス状あるいはアレイ状に配設すると、光導電セルの数が
多くなるにつれて共通配線５および個別配線６の占める
範囲が大きくなる。例えば、第５図の例では個別配線６
が光導電セル２の間から外部に出されるために、上下の
方向で光導電セル２の相互間に広い不感エリアが現れる
。このため、検出素子としての開口率が大きく低下する
欠点があった。

一方、第５図に示すような構成をとるときには、光導電
材料を基板の全面に被着した後にセルごとにこれを分離
し、この上から電極および配線を形成するか、または基
板上に電極および配線を形成した後、この上に光導電材
料を被着してセルごとに分離するか、いずれか一方の手
法を採る必要がある。しかし、前者の手法では微細な配
線パターンの形成が難しく、後者の手法ではイオンエツ
チングの様な方法でセルを分離できない（化学的エツチ
ングが必要になる）ので、光導電特性の劣化は避けられ
ない。

本発明は上記のような欠点を解決することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の赤外線検出素子は、少なくとも上面が絶縁性に
された基板と、この基板の上面に敷設された配線層と、
この配線層の上に形成された絶縁層と、この絶縁層の上
にマトリクス状もしくはアレイ状に配置された複数の光
導電セルとを備え、複数の光導電セルがそれぞれ有する
一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は絶縁層に形
成された開口を介して配線層に接続されていることを特
徴とする。ここで、半導体基板の上面に絶縁膜を被着し
て基板を構成し、当該半導体基板に光導電セルの出力信
号を処理する回路を形成してもよい。

また、光導電セルがそれぞれ有する一対の電極のうちの
一方は、複数の光導電セル間で共通接続し、配線層の少
なくとも一部は、絶縁層を介して光導電セルの下側に敷
設してもよい。

〔作用〕

本発明の構成によれば、配線層と光導電セルが絶縁層に
よって分離される。このため、光導電セルの下に配線を
敷いて開口率を向上させ得る。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は実施例の構成を示し、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。シリコン基板１０の
上面にはＳ　ｉＯ２膜１１が形成され、Ｓ　ｓ　Ｏ２膜
１１の上には個別配線１２、共通配線１３が敷設されて
いる。ここで、個別配線１２は光導電セル２の一方の端
部下側で個別コンタクトパッド１４をなすように成形さ
れ、共通配線１３は光導電セル２の他方の端部下側で共
通コンタクトバッド１５をなすように成形されている。

なお、個別配線１２、共通配線１３、個別コンタクトパ
ッド１４および共通コンタクトバッド１５は、共にアル
ミニウム等で一体形成されている。

個別コンタクトバッド１４および共通コンタクトバッド
１５の上側には、個別電極１６および共通電極１７が例
えば金により形成され、この個別電極１６および共通電
極１７の上面を除いて、個別配線１２、共通配線１３、
個別コンタクトバッド１４および共通コンタクトバッド
１５は５１０２膜１８に埋め込まれる。そして、個別電
極１６および共通電極１７にオーミック接触するように
光導電セル２が設けられ、その上に保護膜１９が被着さ
れる。

上記の実施例では、個別配線１２および共通配線１３を
Ｓ　１０２膜１８によって光導電セル２から分離し、か
つ個別配線１２および共通配線１３を光導電セル２の下
側に敷設している。このため、個別配線１２および共通
配線１３を形成するためのスペースが、光導電セル２の
相互間だけではなくなるので、複数の光導電セル２を集
積させることが可能になる。また、シリコン基板１０の
上に赤外線検出素子を構成しているので、このシリコン
基板１０に信号処理回路を形成できる。具体的には、光
導電セル２に一定バイアスをかけるバイアス回路、光導
電セル２の出力信号をアナログ、ディジタル処理する回
路（増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路、マルチプレクサ等）を
設けることが可能になる。実施例の工程は、いわゆるシ
リコンウェーハプロセスを適用でき、従って１００μｍ
×１００μｍ程度の光導電セル２を、１２０〜１３０μ
ｍピッチで集積できる。

次に、上記実施例に係る赤外線検出素子の製造工程を、
第２図の素子断面図により説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板１０の
上面にＣＶＤ法等により５１０２膜１１を形成し、フォ
トマスク（図示せず）を用いてリフトオフ法でアルミニ
ウム配線をパターン形成し、これを個別配線１２、共通
配線１３、個別コンタクトバッド１４および共通コンタ
クトバッド１５とする。なお、配線材にはニッケルなど
を用いてもよい。この工程において、配線形成は平坦な
５ＩＯ２膜１１の上面に対して行なわれるので、十分な
微細パターンとすることができる。次いで、ＣＶＤ法等
を用いて全面にＳ　ｉ　Ｏ２膜１８を被着し、上記の配
線材を埋め込む（第２図（ｂ）図示）。

次に、フォトマスク（図示せ−ず）を用いて５１０２膜
１８を選択的にエツチングし、個別コンタクトバッド１
４および共通コンタクトバッド１５の上面のみを露出さ
せる（同図（ｃ）図示）。次に、金メツキを施して個別
コンタクトバッド１４、共通コンタクトバッド１５の上
面に個別電極１６および共通電極１７を埋め込み、その
上の全面にｐｂ　ｓ、ｐｂ　Ｓｅなどの光導電材料を被
着する。

しかる後、この光導電材料膜をエツチングによりセルご
とに分離し、光導電セル２を形成する（同図（ｄ）図示
）。この工程において、光導電材料膜のエツチングは、
個別配線１２、共通配線１３などが８１０２膜１８に埋
め込まれた状態で行なわれるので、例えばイオンエツチ
ングを用いて光導電セル２ごとに分離することができ、
従って化学的エツチングによって光導電セル２の特性が
劣化することもなくなる。最後に、光導電セル２の活性
化をした後に、全面に保護膜１９を被着すると、第１図
の赤外線検出素子が完成する。

次に、上記実施例の変形例を第３図および第４図により
説明する。

シリコン基板１０に形成された５ＩＯ２膜１１上には、
水平方向に延びる複数本の水平配線２１が形成され、そ
の上に、一端の下側と他端の上側に水平電極２２と垂直
電極２３が形成された光導電セル２が設けられる。そし
て、その上には垂直方向に延びる複数本の垂直配線２４
が敷設される。

ここで、水平配線２１と水平電極２２の間、垂直電極２
３と垂直配線２４の間は共に電気的に接続され、これら
は図示しない５１０２膜に埋め込まれている。そして、
上面に保護膜（図示せず）が形成され、変形例の赤外線
検出素子が完成されている。

第４図は上記変形例の全体的回路構成を示している。

図示の通り、水平配線２１は走査回路３１に接続され、
垂直配線２４は読出回路３２に接続される。ここで、光
導電セル２は信号電荷をチャージするためのにゴンデン
サ３３が並列接続されるが、これはシリコン基板１０中
に例えばｐｎダイオードを形成することで得られる。こ
の変形例によれば、走査回路３１によって水平配線２１
を１本づつ走査することにより、ライン単位で検出信号
を読出回路３２に読み出すことができる。

〔発明の効果〕

以上、説明した通り本発明の構成によれば、配線層と光
導電セルが絶縁膜によって分離される。

このため、光導電セルの下に配線を敷いて開口率を向上
させ得る。また本発明の赤外線検出素子は、全体のサイ
ズを十分に小型化できるので、例えばペルチェ電子冷却
器を付設することにより、更に特性の向上を図ることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る赤外線検出素子の構成図
、第２図は本発明の実施例に係る赤外線検出素子の製造
工程を示す断面図、第３図は実施例の変形例に係る赤外
線検出素子の斜視図、第４図はその回路構成図、第５図
は従来例に係る赤外線検出素子の構成図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・５１０２膜、１２
・・・個別配線、１３・・・共通配線、１４・・・個別
コンタクトパッド、１５・・・共通コンタクトパッド、
１６・・・個別電極、１７・・・共通電極、１８・・・
５１０２膜、１９・・・保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも上面が絶縁性にされた基板と、この基板
   の上面に敷設された配線層と、この配線層の上に形成さ
   れた絶縁層と、この絶縁層の上にマトリクス状もしくは
   アレイ状に配置された複数の光導電セルとを備え、前記
   複数の光導電セルがそれぞれ有する一対の電極のうち、
   少なくとも一方の電極は前記絶縁層に形成された開口を
   介して前記配線層に接続されていることを特徴とする赤
   外線検出素子。 ２、前記基板は半導体基板の上面に絶縁膜を被着して構
   成され、当該半導体基板には前記光導電セルの出力信号
   を処理する回路が形成されている請求項１記載の赤外線
   検出素子。 ３、前記光導電セルがそれぞれ有する一対の電極のうち
   の一方は、前記複数の光導電セル間で共通接続されてい
   る請求項１記載の赤外線検出素子。 ４、前記配線層の少なくとも一部は、前記絶縁層を介し
   て前記光導電セルの下側に敷設されている請求項１記載
   の赤外線検出素子。