JPH03212979A - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
- Publication number
- JPH03212979A JPH03212979A JP2008787A JP878790A JPH03212979A JP H03212979 A JPH03212979 A JP H03212979A JP 2008787 A JP2008787 A JP 2008787A JP 878790 A JP878790 A JP 878790A JP H03212979 A JPH03212979 A JP H03212979A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- semiconductor layer
- region
- ccd
- junction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 10
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 5
- 102100025490 Slit homolog 1 protein Human genes 0.000 abstract 1
- 101710123186 Slit homolog 1 protein Proteins 0.000 abstract 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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。
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〕
この発明は熱望赤外線センサに関する。
熱望赤外線センサとしては、焦電型、サーモバイル型、
ボロメタ型がある。これら各タイプの赤外線センサは、
それぞれ温度による自発分極の変化、起電力の変化、抵
抗の変化を利用している。
ボロメタ型がある。これら各タイプの赤外線センサは、
それぞれ温度による自発分極の変化、起電力の変化、抵
抗の変化を利用している。
熱望赤外線センサは単素子として利用されるだけでなく
、−次元や二次元に配列されたイメージセンサとしても
開発が進められている。
、−次元や二次元に配列されたイメージセンサとしても
開発が進められている。
熱望赤外線センサは）ＩｇｃｄＴｅを用いた赤外線セン
サのような量子型赤外線センサに比較して冷却しなくて
もよいという長所がある反面感度が低いという欠点があ
る。このため、赤外線受光部の熱伝導度を小さくし、感
度を向上させる努力をしてきたが、まだ不十分である。
サのような量子型赤外線センサに比較して冷却しなくて
もよいという長所がある反面感度が低いという欠点があ
る。このため、赤外線受光部の熱伝導度を小さくし、感
度を向上させる努力をしてきたが、まだ不十分である。
さらに、感度を向上させるにはセンナを蓄積モードで動
作させることが有効である。
作させることが有効である。
信号の蓄積を行なうには信号が電荷の形であると都合が
よい。しかし、従来の熱望赤外線センサの信号は、焦電
型の場合は自発分極の変化、サーモバイル型は起電力、
ボロメタ型は抵抗の変化であり、信号を電荷に変換する
必要があるという欠点があった。さらに赤外線センサア
レイの場合、各画素の変換率がばらつき、固定パターン
ノイズが発生するという欠点があった。
よい。しかし、従来の熱望赤外線センサの信号は、焦電
型の場合は自発分極の変化、サーモバイル型は起電力、
ボロメタ型は抵抗の変化であり、信号を電荷に変換する
必要があるという欠点があった。さらに赤外線センサア
レイの場合、各画素の変換率がばらつき、固定パターン
ノイズが発生するという欠点があった。
この発明の赤外線センサは６つある。
その１つは、基板の主面に設けられたダイヤフラム領域
と、このダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、こ
の半導体層に設けられたｐｎ接合とを有することを特徴
とする構成の赤外線センサである。
と、このダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、こ
の半導体層に設けられたｐｎ接合とを有することを特徴
とする構成の赤外線センサである。
２つ目は、基板の主面に設けられたダイヤフラム領域と
、このダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、この
半導体層とショットキ接合をなす金属層が設けられてい
ることを特徴とする構成の赤外線センサである。
、このダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、この
半導体層とショットキ接合をなす金属層が設けられてい
ることを特徴とする構成の赤外線センサである。
３番目は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板
の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これ
らのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイ
ヤフラム領域に対応して設けられたＣＣＤと、このＣＣ
Ｄと前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレイン
が前記ＣＣＤのチャネルであり、第１導電型の反対導電
型の第２導電型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領
域と接続されたトランスファゲートとを有することを特
徴とする構成になっている。
の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これ
らのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイ
ヤフラム領域に対応して設けられたＣＣＤと、このＣＣ
Ｄと前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレイン
が前記ＣＣＤのチャネルであり、第１導電型の反対導電
型の第２導電型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領
域と接続されたトランスファゲートとを有することを特
徴とする構成になっている。
４つ目の赤外線センサは、半導体基板と、この半導体基
板の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、こ
れらのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と
、この半導体とショットキ接合をなす金属層と、前記多
数のダイヤフラム領域に対応して設けられたＣＣＤと、
このＣＣＤと前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、
ドレインが前記ＣＣＤのチャネルであり、ソースが前記
ショットキ接合の一方の端子に接続されたトランスフア
ゲートとを有することを特徴とする構成である。
板の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、こ
れらのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と
、この半導体とショットキ接合をなす金属層と、前記多
数のダイヤフラム領域に対応して設けられたＣＣＤと、
このＣＣＤと前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、
ドレインが前記ＣＣＤのチャネルであり、ソースが前記
ショットキ接合の一方の端子に接続されたトランスフア
ゲートとを有することを特徴とする構成である。
５番目は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板
の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これ
らのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイ
ヤフラム領域に対応して設けられた信号線と、この信号
線と前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレイン
が前記信号線に接続され、第１導電型と反対導電型の第
２導電型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領域と接
続され、ゲートがシフトレジスタの出力に接続されたト
ランスファゲートとを有することを特徴とする赤外線セ
ンサである。
の主面に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これ
らのダイヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、
この半導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイ
ヤフラム領域に対応して設けられた信号線と、この信号
線と前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレイン
が前記信号線に接続され、第１導電型と反対導電型の第
２導電型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領域と接
続され、ゲートがシフトレジスタの出力に接続されたト
ランスファゲートとを有することを特徴とする赤外線セ
ンサである。
６番目は、半導体基板と、この半導体基板の主面に多数
配列設けられたダイヤフラム領域と、これらのダイヤフ
ラム領域の各々に設けられた半導体層と、この半導体層
とショットキ接合をなす金属層と、前記多数のダイヤフ
ラム領域に対応して設けられた信号線と、この信号線と
前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前
記信号線に接続され、ソースが前記ショットキ接合の一
方の端子に接続され、ゲーＩ・がシフトレジスタの出力
に接続されたトランスファゲートとを有することを特徴
とする赤外線センサである。
配列設けられたダイヤフラム領域と、これらのダイヤフ
ラム領域の各々に設けられた半導体層と、この半導体層
とショットキ接合をなす金属層と、前記多数のダイヤフ
ラム領域に対応して設けられた信号線と、この信号線と
前記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前
記信号線に接続され、ソースが前記ショットキ接合の一
方の端子に接続され、ゲーＩ・がシフトレジスタの出力
に接続されたトランスファゲートとを有することを特徴
とする赤外線センサである。
次に、この発明について図面を参照して説明する。
第１図＜ａ＞、（ｂ）は、それぞれこの発明の第１の実
施例の熱望赤外線センサの平面図と断面図である０百方
位（１００）のシリコン基板１＋。
施例の熱望赤外線センサの平面図と断面図である０百方
位（１００）のシリコン基板１＋。
にＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法で作製された窒化シリコ
ン膜や酸化膜の下敷層２が形成されており、下敷層２の
中央部分の下にシリコン基板１が４角錐台を上下逆にし
た形状にエツチングされ、空洞３が形成されている。空
洞３の上面を被っている膜をダイヤフラム４と呼ぶ。下
敷層２の上にｎ型９９３７層５，６とこのｎ型９９３７
層５゜６の中にそれぞれ形成されたｎ型シリコン屑７゜
８とが形成されている。ｎ型９９３７層５，６とｎ型の
シリコン層７，８はポリシリコンまたはＳＯＩ技術を用
いた単結晶シリコンが用いられる。ｎ型９９３７層５，
６とｎ型９９３７層７゜８上には絶縁層９が形成されて
いる。絶縁層９は酸化膜や窒化膜などの絶縁物で形成さ
れる。この絶縁層９にコンタクトホール１０〜１３が開
けられている。このコンタクトホール１０〜１３を介し
てｐ型シリコン屑５．６とｎ型９９３７層７゜８はアル
ミニウム配線１４〜１７と接続されている。アルミニウ
ム配線１４〜１７の上にはデバイスを保護する目的で酸
化膜や窒化膜の保護膜１８が形成されている。保護膜１
８．絶縁層９．下敷層２にはスリット１９が形成されて
いる。スリット１９はダイヤフラム領域４の対角線に位
置している。このスリット１９より異方性エツチング液
を用いて空洞３を形成する。保護膜１８と絶縁膜９と下
敷層２は異方性エツチング液からｎ型９９３７層５．６
とｎ型９９３７層７，８を保護する。図示していないが
、保護膜１８上に赤外線吸収層が形成されている。
ン膜や酸化膜の下敷層２が形成されており、下敷層２の
中央部分の下にシリコン基板１が４角錐台を上下逆にし
た形状にエツチングされ、空洞３が形成されている。空
洞３の上面を被っている膜をダイヤフラム４と呼ぶ。下
敷層２の上にｎ型９９３７層５，６とこのｎ型９９３７
層５゜６の中にそれぞれ形成されたｎ型シリコン屑７゜
８とが形成されている。ｎ型９９３７層５，６とｎ型の
シリコン層７，８はポリシリコンまたはＳＯＩ技術を用
いた単結晶シリコンが用いられる。ｎ型９９３７層５，
６とｎ型９９３７層７゜８上には絶縁層９が形成されて
いる。絶縁層９は酸化膜や窒化膜などの絶縁物で形成さ
れる。この絶縁層９にコンタクトホール１０〜１３が開
けられている。このコンタクトホール１０〜１３を介し
てｐ型シリコン屑５．６とｎ型９９３７層７゜８はアル
ミニウム配線１４〜１７と接続されている。アルミニウ
ム配線１４〜１７の上にはデバイスを保護する目的で酸
化膜や窒化膜の保護膜１８が形成されている。保護膜１
８．絶縁層９．下敷層２にはスリット１９が形成されて
いる。スリット１９はダイヤフラム領域４の対角線に位
置している。このスリット１９より異方性エツチング液
を用いて空洞３を形成する。保護膜１８と絶縁膜９と下
敷層２は異方性エツチング液からｎ型９９３７層５．６
とｎ型９９３７層７，８を保護する。図示していないが
、保護膜１８上に赤外線吸収層が形成されている。
この発明による熱望赤外線センサでは入射してきた赤外
線が吸収される。ダイヤフラム領域４以外の領域では熱
容量が大きいことと、パッケージまでの熱伝導度が大き
いので温度上昇は無視できる。これに対してダイヤフラ
ム領域４ではパッケージまでの熱伝導度が小さいので温
度上昇を生ずる。また熱容量が小さいので赤外線の入射
量の変化に対してダイヤフラム領域４の温度変化の時定
数は小さい。
線が吸収される。ダイヤフラム領域４以外の領域では熱
容量が大きいことと、パッケージまでの熱伝導度が大き
いので温度上昇は無視できる。これに対してダイヤフラ
ム領域４ではパッケージまでの熱伝導度が小さいので温
度上昇を生ずる。また熱容量が小さいので赤外線の入射
量の変化に対してダイヤフラム領域４の温度変化の時定
数は小さい。
ダイヤフラム領域４に形成されたｐｎ接合ダイオードの
逆バイアス電流は、第２図に示すように、温度が上昇す
ると増加する。ｐｎ接合に印加した逆バイアス電圧が十
分大きいときの飽和電流ＪＳの温度依存性は主に Ｊ ｓ 〜ｅ ｘ ｐ （Ｅｘ ／ ｋＴ） ・”（
１）である。ただし、ＥＩＩは半導体バンドギャップ、
ｋはボルツマン定数、Ｔは動作温度である。（１）式か
られかるように温度による飽和電流ＪＳの変化は大きい
。この結果、入射赤外線量に応じた逆バイアス電流が発
生し、赤外線センサとして動作する、ｐｎ接合が理想か
らはずれていて、界面からのリークなどが大きい場合に
も、そのリーク電流は温度の上昇とともに（１）式のよ
うな活性化型で増加するので問題はない。
逆バイアス電流は、第２図に示すように、温度が上昇す
ると増加する。ｐｎ接合に印加した逆バイアス電圧が十
分大きいときの飽和電流ＪＳの温度依存性は主に Ｊ ｓ 〜ｅ ｘ ｐ （Ｅｘ ／ ｋＴ） ・”（
１）である。ただし、ＥＩＩは半導体バンドギャップ、
ｋはボルツマン定数、Ｔは動作温度である。（１）式か
られかるように温度による飽和電流ＪＳの変化は大きい
。この結果、入射赤外線量に応じた逆バイアス電流が発
生し、赤外線センサとして動作する、ｐｎ接合が理想か
らはずれていて、界面からのリークなどが大きい場合に
も、そのリーク電流は温度の上昇とともに（１）式のよ
うな活性化型で増加するので問題はない。
第３図はこの発明の第２の実施例の熱望赤外線センサの
平面図（第３図（ａ））と断面図（第３図（ｂ））であ
る。第１図と同一記号で示したものは同一構成要素を示
す。この実施例は、シリコン基板１の裏面１の裏面より
異方性エツチングを行なうことによって角錐台状の空洞
２０を形成している。この他、ダイヤフラム領域にスリ
ットが無い点を除いては第１の実施例と同じである。動
作については第１の実施例と同様である。
平面図（第３図（ａ））と断面図（第３図（ｂ））であ
る。第１図と同一記号で示したものは同一構成要素を示
す。この実施例は、シリコン基板１の裏面１の裏面より
異方性エツチングを行なうことによって角錐台状の空洞
２０を形成している。この他、ダイヤフラム領域にスリ
ットが無い点を除いては第１の実施例と同じである。動
作については第１の実施例と同様である。
第４図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第３の実施例の熱望
赤外線センサの平面図（第４図（ａ））と断面図第４図
（ｂ））である。第１図と同一記号で示したものは同一
構成要素を示す。第１の実施例と異なる点は、第１の実
施例ではダイヤフラム領域４上にｐｎ接合ダイオードが
形成されているのに対して、この第３の実施例ではショ
ット接合ダイオードが形成されている。すなわち、下敷
層２上にｎ型９９３７層２１．２２とこのｎ型シリコン
１２１．２２上の白金シリサイド層２３゜２４とからな
るショットキ接合ダイオードが形成されている。ショッ
トキ接合ダイオードをなす金属として白金シリサイド以
外の材料でもよく、また、半導体としてｐ型も用いるこ
とができる。
赤外線センサの平面図（第４図（ａ））と断面図第４図
（ｂ））である。第１図と同一記号で示したものは同一
構成要素を示す。第１の実施例と異なる点は、第１の実
施例ではダイヤフラム領域４上にｐｎ接合ダイオードが
形成されているのに対して、この第３の実施例ではショ
ット接合ダイオードが形成されている。すなわち、下敷
層２上にｎ型９９３７層２１．２２とこのｎ型シリコン
１２１．２２上の白金シリサイド層２３゜２４とからな
るショットキ接合ダイオードが形成されている。ショッ
トキ接合ダイオードをなす金属として白金シリサイド以
外の材料でもよく、また、半導体としてｐ型も用いるこ
とができる。
ショットキ接合ダイオードにおいて、逆バイアス電圧が
十分大きいときの飽和電流Ｊｓの温度依存性は主に Ｊ５〜ｅｘｐ（−ＥｓＢ／ｋＴ） ・・・（２）である
。ただし、ＥＳＢはショットキ接合の障壁の高さである
。（２）式かられかるように温度による飽和電流Ｊ５の
変化は活性化型であり大きい。このため、第１の実施例
と同様に熱望赤外線センサとして利用できる。
十分大きいときの飽和電流Ｊｓの温度依存性は主に Ｊ５〜ｅｘｐ（−ＥｓＢ／ｋＴ） ・・・（２）である
。ただし、ＥＳＢはショットキ接合の障壁の高さである
。（２）式かられかるように温度による飽和電流Ｊ５の
変化は活性化型であり大きい。このため、第１の実施例
と同様に熱望赤外線センサとして利用できる。
次に、熱望赤外線センサを多数配列した赤外線イメージ
センサの例を示す。この発明の熱望赤外線センサではｐ
ｎ接合ダイオードまたはシヨ・ントキ接合ダイオードを
逆バイアス状態で動作させるので、受光部にｐｎ接合ダ
イオードを用いる可視光用の固体撮像素子で用いられる
方式が利用できる。これらの方式は信号電荷を画素部の
蓄積容量に蓄積し、その後読み出されるという蓄積動作
を行なっており感度が大きい。
センサの例を示す。この発明の熱望赤外線センサではｐ
ｎ接合ダイオードまたはシヨ・ントキ接合ダイオードを
逆バイアス状態で動作させるので、受光部にｐｎ接合ダ
イオードを用いる可視光用の固体撮像素子で用いられる
方式が利用できる。これらの方式は信号電荷を画素部の
蓄積容量に蓄積し、その後読み出されるという蓄積動作
を行なっており感度が大きい。
第５図はこの発明の第４の実施例の平面模式図である。
第４の実施例は第１〜第３の実施例の熱望赤外線センサ
が一次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンナである。図において、多数のダイヤフラムが一次元
に配列されており、そのダイヤフラム上に第１図に示す
ようなｐｎ接合ダイオード２５が各々形成されている。
が一次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンナである。図において、多数のダイヤフラムが一次元
に配列されており、そのダイヤフラム上に第１図に示す
ようなｐｎ接合ダイオード２５が各々形成されている。
ｐｎ接合ダイオード２５のｐ型側端子はｐ型のシリコン
基板に接続し、ｎ型側端子は各画素に設けられたトラン
スファゲート２６のｎ型のソースに接続されている。こ
のトランスファゲート２６に対応して埋め込み型の読み
出しＣＣＤ２７が設けられている。トランスファゲート
２６のドレインは読み出しＣＣＤ２７の埋め込み層が兼
ねている。読み出しＣＣＤ２１の転送方向の端部に浮遊
拡散層型出力部２８が設けられている。
基板に接続し、ｎ型側端子は各画素に設けられたトラン
スファゲート２６のｎ型のソースに接続されている。こ
のトランスファゲート２６に対応して埋め込み型の読み
出しＣＣＤ２７が設けられている。トランスファゲート
２６のドレインは読み出しＣＣＤ２７の埋め込み層が兼
ねている。読み出しＣＣＤ２１の転送方向の端部に浮遊
拡散層型出力部２８が設けられている。
このイメージセンサでは、ｐｎ接合ダイオード２５やト
ランスファゲート２６のソースの逆バイアス容量にｐｎ
接合ダイオード２５の逆バイアス電流が蓄積される。入
射赤外線量に応じてダイヤフラムの温度が上昇し、それ
によって逆バイアス電流が変化するので、この蓄積され
た電荷が信号電荷となる。蓄積期間が終了すると、トラ
ンスファゲート２６をオン状態にし、蓄積された信号電
荷は読み出しＣＣＤ２７に移されると同時に、ｐｎ接合
ダイオード２５の逆バイアス電圧がリセットされる。ト
ランスファゲート２６をオフ状態にし、次の蓄積期間が
開始する。蓄積期間において読み出しＣＣＤ２７に移さ
れた信号電荷は順次出力部２８に転送され、信号は外部
に取り出される。
ランスファゲート２６のソースの逆バイアス容量にｐｎ
接合ダイオード２５の逆バイアス電流が蓄積される。入
射赤外線量に応じてダイヤフラムの温度が上昇し、それ
によって逆バイアス電流が変化するので、この蓄積され
た電荷が信号電荷となる。蓄積期間が終了すると、トラ
ンスファゲート２６をオン状態にし、蓄積された信号電
荷は読み出しＣＣＤ２７に移されると同時に、ｐｎ接合
ダイオード２５の逆バイアス電圧がリセットされる。ト
ランスファゲート２６をオフ状態にし、次の蓄積期間が
開始する。蓄積期間において読み出しＣＣＤ２７に移さ
れた信号電荷は順次出力部２８に転送され、信号は外部
に取り出される。
第６図はこの発明の第５の実施例の平面模式図である。
第５の実施例は第１〜第３の実施例の熱望赤外線センサ
が二次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンサである。図において、多数のダイヤフラムが二次元
に配列されており、そのダイヤフラム上に第１図に示す
ようなｐｎ接合ダイオード２ａが各々形成されている。
が二次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンサである。図において、多数のダイヤフラムが二次元
に配列されており、そのダイヤフラム上に第１図に示す
ようなｐｎ接合ダイオード２ａが各々形成されている。
ｐｎ接合ダイオード２ａのｐ型側端子はｐ型シリコン基
板に接続され、ｒｌ型側端子は各画素に設けられたトラ
ンスファゲート３０のｎ型のソースに接続されている。
板に接続され、ｒｌ型側端子は各画素に設けられたトラ
ンスファゲート３０のｎ型のソースに接続されている。
このトランスファゲート３０に対応して埋め込み型の垂
直ＣＣＤ３１が設けられている。垂直ＣＣＤ３１の埋め
込み層はトランスファゲート３０のドレインを兼ねてい
る。垂直ＣＣＤ３１の転送方向の端部には水平ＣＣＤ３
２が設けられている。さらに、水平〇ＣＤ３２の転送方
向の端部には浮遊拡散層型の出力部３３が形成されてい
る。
直ＣＣＤ３１が設けられている。垂直ＣＣＤ３１の埋め
込み層はトランスファゲート３０のドレインを兼ねてい
る。垂直ＣＣＤ３１の転送方向の端部には水平ＣＣＤ３
２が設けられている。さらに、水平〇ＣＤ３２の転送方
向の端部には浮遊拡散層型の出力部３３が形成されてい
る。
このイメージセンサでは、第４の実施例と同様にして、
蓄積期間においてｐｎ接合ダイオード２ａやトランスフ
ァゲート３０のソースの逆バイアス容量に信号電荷が蓄
積される。蓄積期間が終了すると、トランスファゲート
３０はオン状態にされ、蓄積された信号電荷は垂直ＣＣ
Ｄ３１に移される。同時に、ｐｎ接合ダイオード２つの
逆バイアス電圧がリセットされる。トランスファゲート
３０がオフ状態にされると次の蓄積期間が開始される。
蓄積期間においてｐｎ接合ダイオード２ａやトランスフ
ァゲート３０のソースの逆バイアス容量に信号電荷が蓄
積される。蓄積期間が終了すると、トランスファゲート
３０はオン状態にされ、蓄積された信号電荷は垂直ＣＣ
Ｄ３１に移される。同時に、ｐｎ接合ダイオード２つの
逆バイアス電圧がリセットされる。トランスファゲート
３０がオフ状態にされると次の蓄積期間が開始される。
蓄積期間において、垂直ＣＣＤ３１と水平ＣＣＤ３２の
働きによって、垂直ＣＣＤ３１に移された信号電荷は順
次出力部３３に転送され、信号は外部に取り出される。
働きによって、垂直ＣＣＤ３１に移された信号電荷は順
次出力部３３に転送され、信号は外部に取り出される。
第４の実施例と第５の実施例において、トランスファゲ
ート２６．３０をＣＣＤの電極と共通にすることは可視
用のＣＣＤイメージセンサと同様であり可能である。
ート２６．３０をＣＣＤの電極と共通にすることは可視
用のＣＣＤイメージセンサと同様であり可能である。
第７図はこの発明の第６の実施例の平面模式図である。
第６の実施例は第１〜第３の実施例の熱望赤外線センサ
が二次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンサであり、いわゆるＭＯＳ型である。３７はダイヤフ
ラム領域に形成されたｐｎ接合ダイオード、３８は垂直
読み出し用の垂直スイッチ（トランスファゲート）でＭ
ＯＳトランジスタで形成されている。垂直スイッチ３８
のゲートは、水平期間遅延したパルスを発生する垂直シ
フトレジスタ４０のタップ４１に１行毎に共通接続され
ている。また垂直スイッチ３８のドレインは１行毎に垂
直信号線３ａで共通接続されている。４２は水平スイッ
チであるＭＯＳトランジスタで形成されている。水平ス
イッチ４２のゲートは水平シフトトランジスタ４３の各
タップ４４に接続され、ソースは垂直信号線３つに接続
され、ドレインは出力ライン４５に接続されている。
が二次元に配列されたｎチャネル型の赤外線イメージセ
ンサであり、いわゆるＭＯＳ型である。３７はダイヤフ
ラム領域に形成されたｐｎ接合ダイオード、３８は垂直
読み出し用の垂直スイッチ（トランスファゲート）でＭ
ＯＳトランジスタで形成されている。垂直スイッチ３８
のゲートは、水平期間遅延したパルスを発生する垂直シ
フトレジスタ４０のタップ４１に１行毎に共通接続され
ている。また垂直スイッチ３８のドレインは１行毎に垂
直信号線３ａで共通接続されている。４２は水平スイッ
チであるＭＯＳトランジスタで形成されている。水平ス
イッチ４２のゲートは水平シフトトランジスタ４３の各
タップ４４に接続され、ソースは垂直信号線３つに接続
され、ドレインは出力ライン４５に接続されている。
このイメージセンサでは、第４の実施例と同様にして、
蓄積期間においてｐｎ接合ダイオード３７や垂直スイッ
チ３８のソースの逆バイアス容量に信号電荷が蓄積され
る。蓄積された信号電荷は、垂直シフトレジスタ４０の
任意のタップ４１がハイレベルになるとこのタップ４１
に接続される行の垂直スイッチ３８が導通状態となり信
号電荷はそれぞれ対応する垂直信号線３つに読み出され
る。この信号電荷は、水平シフトレジスタ４３からの各
タップ出力４４により水平スイッチを介して順次出力ラ
イン４５へ読み出される。このように垂直シフトレジス
タ４０の任意のタップ４１に対応するｐｎ接合ダイオー
ド３７の信号がすべて読み出されたら、垂直シフトレジ
スタ４０は１段進んで次のタップがハイレベルになり、
同時にそのタップに対応する行のｐｎ接合ダイオード３
７の信号電荷が対応する垂直信号線３つに読み出される
。以下同様な動作をくり返すことにより、第７図に示す
ｐｎ接合ダイオード３７に蓄えられた信号電荷を行毎順
次読み出すことができる。
蓄積期間においてｐｎ接合ダイオード３７や垂直スイッ
チ３８のソースの逆バイアス容量に信号電荷が蓄積され
る。蓄積された信号電荷は、垂直シフトレジスタ４０の
任意のタップ４１がハイレベルになるとこのタップ４１
に接続される行の垂直スイッチ３８が導通状態となり信
号電荷はそれぞれ対応する垂直信号線３つに読み出され
る。この信号電荷は、水平シフトレジスタ４３からの各
タップ出力４４により水平スイッチを介して順次出力ラ
イン４５へ読み出される。このように垂直シフトレジス
タ４０の任意のタップ４１に対応するｐｎ接合ダイオー
ド３７の信号がすべて読み出されたら、垂直シフトレジ
スタ４０は１段進んで次のタップがハイレベルになり、
同時にそのタップに対応する行のｐｎ接合ダイオード３
７の信号電荷が対応する垂直信号線３つに読み出される
。以下同様な動作をくり返すことにより、第７図に示す
ｐｎ接合ダイオード３７に蓄えられた信号電荷を行毎順
次読み出すことができる。
この発明による熱望赤外線センサでは、温度変化に対し
て大変敏感なダイオードの逆バイアス特性を用いている
ので、大変感度がよい。また、信号が電荷の形態である
ので蓄積モードで動作させるのが容易であり、単純な構
成で実現できる。このため−次元や二次元のイメージセ
ンサを容易に実現できる。
て大変敏感なダイオードの逆バイアス特性を用いている
ので、大変感度がよい。また、信号が電荷の形態である
ので蓄積モードで動作させるのが容易であり、単純な構
成で実現できる。このため−次元や二次元のイメージセ
ンサを容易に実現できる。
第４〜第６の実施例ではｎチャネル型についてのみ説明
したが、ｐチャネル型でも実現できる。
したが、ｐチャネル型でも実現できる。
また、ダイヤフラム上のｐｎ接合ダイオードはショット
キ接合ダイオードに置き替えてもよい。
キ接合ダイオードに置き替えてもよい。
ＭＯ３型イメージセンサについては、第６の実施例であ
る２次元の場合のみを示したが、−次元赤外線イメージ
センサとしても利用できる。
る２次元の場合のみを示したが、−次元赤外線イメージ
センサとしても利用できる。
第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の第１の実施
例の赤外線センサの平面図と断面図、第２図はｐｎ接合
ダイオードの電流電圧特性、第３図（ａ）、（ｂ）はそ
れぞれこの発明の第２の実施例の赤外線センサの平面図
と断面図、第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の
第３の実施例の赤外線センサの平面図と断面図、第５図
、第６図、第７図はそれぞれこの発明の第４．第５゜第
６の実施例の赤外線センサの平面模式図である。 １・・・シリコン基板、４・・・ダイヤフラム領域、５
．６・・・ｐ型シリコン層、７，８．２１・・・ｎ型半
導体層、２３・・・白金シリサイド層、２５，２９゜３
７・・・ｐｎ接合ダイオード、２６．３０・・・トラン
スファゲート、２７・・・読み出しＣＣＤ、３１・・・
垂直ＣＣＤ、３２・・・水平ＣＣＤ、３８・・・垂直ス
イッチ（トランスファゲート）、３つ・・・垂直信号線
。
例の赤外線センサの平面図と断面図、第２図はｐｎ接合
ダイオードの電流電圧特性、第３図（ａ）、（ｂ）はそ
れぞれこの発明の第２の実施例の赤外線センサの平面図
と断面図、第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の
第３の実施例の赤外線センサの平面図と断面図、第５図
、第６図、第７図はそれぞれこの発明の第４．第５゜第
６の実施例の赤外線センサの平面模式図である。 １・・・シリコン基板、４・・・ダイヤフラム領域、５
．６・・・ｐ型シリコン層、７，８．２１・・・ｎ型半
導体層、２３・・・白金シリサイド層、２５，２９゜３
７・・・ｐｎ接合ダイオード、２６．３０・・・トラン
スファゲート、２７・・・読み出しＣＣＤ、３１・・・
垂直ＣＣＤ、３２・・・水平ＣＣＤ、３８・・・垂直ス
イッチ（トランスファゲート）、３つ・・・垂直信号線
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板の主面に設けられたダイヤフラム領域と、この
ダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、この半導体
層に設けられたｐｎ接合とを有することを特徴とする赤
外線センサ。 ２、基板の主面に設けられたダイヤフラム領域と、この
ダイヤフラム領域に設けられた半導体層と、この半導体
層とショットキ接合をなす金属層が設けられていること
を特徴とする赤外線センサ。 ３、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の主面
に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これらのダ
イヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、この半
導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイヤフラ
ム領域に対応して設けられたＣＣＤと、このＣＣＤと前
記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前記
ＣＣＤのチャネルであり、第１導電型の反対導電型の第
２導電型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領域と接
続されたトランスファゲートとを有することを特徴とす
る赤外線センサ。 ４、半導体基板と、この半導体基板の主面に多数配列設
けられたダイヤフラム領域と、これらのダイヤフラム領
域の各々に設けられた半導体層と、この半導体とショッ
トキ接合をなす金属層と、前記多数のダイヤフラム領域
に対応して設けられたＣＣＤと、このＣＣＤと前記ダイ
ヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前記ＣＣＤ
のチャネルであり、ソースが前記ショットキ接合の一方
の端子に接続されたトランスファゲートとを有すること
を特徴とする赤外線センサ。 ５、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の主面
に多数配列設けられたダイヤフラム領域と、これらのダ
イヤフラム領域の各々に設けられた半導体層と、この半
導体層に設けられたｐｎ接合と、前記多数のダイヤフラ
ム領域に対応して設けられた信号線と、この信号線と前
記ダイヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前記
信号線に接続され、第１導電型と反対導電型の第２導電
型のソースが前記ｐｎ接合の第２導電型領域と接続され
、ゲートがシフトレジスタの出力に接続されたトランス
ファゲートとを有することを特徴とする赤外線センサ。 ６、半導体基板と、この半導体基板の主面に多数配列設
けられたダイヤフラム領域と、これらのダイヤフラム領
域の各々に設けられた半導体層と、この半導体層とショ
ットキ接合をなす金属層と、前記多数のダイヤフラム領
域に対応して設けられた信号線と、この信号線と前記ダ
イヤフラム領域との間に設けられ、ドレインが前記信号
線に接続され、ソースが前記ショットキ接合の一方の端
子に接続され、ゲートがシフトレジスタの出力に接続さ
れたトランスファゲートとを有することを特徴とする赤
外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008787A JPH03212979A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008787A JPH03212979A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03212979A true JPH03212979A (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=11702579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008787A Pending JPH03212979A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03212979A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05507144A (ja) * | 1990-04-26 | 1993-10-14 | オーストラリア連邦 | 半導体膜ボロメータ熱性赤外検出器 |
| WO1994007115A1 (fr) * | 1992-09-17 | 1994-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Reseau de detecteurs a infrarouge et son procede de production |
| JP2000019015A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Toshiba Corp | 赤外線検出装置 |
| JP2001343282A (ja) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線検出素子、赤外線２次元イメージセンサおよびその製造方法 |
| JP2010141333A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Robert Bosch Gmbh | センサおよびセンサの製造方法 |
| EP2942609A1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-11 | ams AG | Bolometer and method for measurement of electromagnetic radiation |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158373A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-14 | モトロ−ラ・インコ−ポレ−テツド | 高速シリコン・フオトダイオ−ド及びその製法 |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2008787A patent/JPH03212979A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158373A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-14 | モトロ−ラ・インコ−ポレ−テツド | 高速シリコン・フオトダイオ−ド及びその製法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05507144A (ja) * | 1990-04-26 | 1993-10-14 | オーストラリア連邦 | 半導体膜ボロメータ熱性赤外検出器 |
| WO1994007115A1 (fr) * | 1992-09-17 | 1994-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Reseau de detecteurs a infrarouge et son procede de production |
| GB2282261A (en) * | 1992-09-17 | 1995-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | Infrared detector array and production method therefor |
| US5583058A (en) * | 1992-09-17 | 1996-12-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detection element array and method for fabricating the same |
| JP2000019015A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Toshiba Corp | 赤外線検出装置 |
| JP2001343282A (ja) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線検出素子、赤外線２次元イメージセンサおよびその製造方法 |
| JP2010141333A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Robert Bosch Gmbh | センサおよびセンサの製造方法 |
| EP2942609A1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-11-11 | ams AG | Bolometer and method for measurement of electromagnetic radiation |
| US10234332B2 (en) | 2014-05-07 | 2019-03-19 | Ams Ag | Bolometer and method for measurement of electromagnetic radiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4011851B2 (ja) | 赤外線固体撮像素子 | |
| JP4637975B2 (ja) | フォトダイオード、フォトセル、画像センサｉｃ及び画像捕捉システム | |
| US6974953B2 (en) | Infrared sensor device and manufacturing method thereof | |
| EP0096725B1 (en) | Semiconductor image pick-up device | |
| JP3944465B2 (ja) | 熱型赤外線検出器及び赤外線フォーカルプレーンアレイ | |
| JP4127416B2 (ja) | 光センサ、光センサの作製方法、リニアイメージセンサ及びエリアセンサ | |
| US20010028035A1 (en) | Infrared sensor and manufacturing method thereof | |
| JP3616622B2 (ja) | 赤外線撮像装置 | |
| JPS6230504B2 (ja) | ||
| JP2003152170A (ja) | 赤外線センサ | |
| JPH06253214A (ja) | 赤外線撮像装置 | |
| US6211520B1 (en) | Infrared sensor and infrared sensor array using the same | |
| JPH03212979A (ja) | 赤外線センサ | |
| US8072006B1 (en) | Double-gated sensor cell | |
| JP2734226B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2576259B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2742203B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2560824B2 (ja) | 赤外線センサの製造方法 | |
| JPH0755557A (ja) | 熱型赤外線センサ | |
| JPS6117150B2 (ja) | ||
| JP3763822B2 (ja) | 赤外線センサ | |
| JP2001272270A (ja) | 赤外線感熱装置 | |
| JPS5919370A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH09246510A (ja) | 赤外線固体撮像装置 | |
| JPS59130468A (ja) | 固体撮像装置 |