JPH03259574A - ショットキー型赤外線検出素子 - 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〕 この発明は、ショットキー接合を用いた赤外線検出素子
に関し、さらに詳しくは、ショットキー型赤外線検出素
子の改良に係るものである。

［従来の技術］ 従来から、ショットキーバリアダイオードは、赤外領域
での光検出素子として一般的に広く採用。

されており、かつＬＳＩ技術の利用で、このショットキ
ーバリアダイオードと、電荷結合素子（以下、ＣＣＤと
も呼ぶ）、あるいは電荷掃き寄せ素子（以下、Ｃ３Ｄと
も呼ぶ）とを組み合わせて一次元または二次元の固体撮
像装置を構成させることも行なわれている。

第３図は、従来例によるこの種のショットキー型赤外線
検出素子の模式的に表わした断面図である。

すなわち、第３図構成において、従来のショットキー型
赤外線検出素子は、半導体層としての比抵抗１０Ωｃｍ
程度のＰ型シリコン［Ｓｉｌ半導体基板ｌｌ上にあって
、金［Ａｕ］　、パラジウム［Ｐｄｌなとの金属、また
は白金シリサイド、パラジウムシリサイド、イリジウム
シリサイドなどの金属シリサイドからなる電極１２を形
成させ、これらの半導体基板１１と電極１２との界面に
ショットキー接合１３を構成させると共に、このショッ
トキー接合１３の周辺部におけるリーク電流の増大、お
よび耐圧の低下などを防止するために、電極１２の周端
部下側での基板面にＮ型不純物領域からなるガードリン
ク１４を形成させたものである。

そして、前記構成によるショットキー型赤外線検出素子
の場合には、半導体基板１１の下面側、または電極１２
の上面側から赤外領域の光が入射されると、まず、この
入射光の光エネルギーによって電極１２中に電子・正孔
対が形成されると共に、そのうちで、ショットキー接合
１３のショットキーバリアを越える運動エネルギーをも
った正孔が、半導体基板１１側に流れ込み、電極１２お
よびこれと同電位のガードリング１４に発生電荷（電子
）として蓄積される。

ついで、前記作用によって発生かつ蓄積された電荷は、
特にあらためて図示してはいないが、ＣＣＤ、あるいは
ＣＳＤなとの電荷転送回路によって出力部に転送され、
光電変換された出力信号として外部に読み出される。

しかして、前記光電変換の過程において、ショットキー
接合１３のバリア高φＢは、接合を形成する半導体と金
属との組み合せによって異なり、かつ検出素子のカット
オフ波長Ｌｃは、 え。、ｌ：　　１２４ φＢ［ＶＩ で表わされる。

すなわち２例えば、金属／半導体の組み合せとしてｐｃ
ｔ２ｓｉｌｐ型Ｓｉを用いた場合には、φＢ　＝　０．
３４１　Ｖｌｌ　　λ（”　３．６１　ｍｌが得られ、
ＰｔＳｉ／Ｐ型Ｓｉを用いた場合には、φＢ　：０．２
１＋　Ｖｌｌ　　λＣ”　５．９（ｍｌが得られる。

こ＼で、これを利用することによって、異種のバリア高
をもった複数の赤外線検出素子を平面的に配置し、波長
領域の異なる赤外光をそれぞれに区分して検出し得るよ
うにした固体撮像装置が、例えば、特開昭６０−２７１
６４号公報に開示、提案されている。

この提案に係る固体撮像装置における各ショットキー型
赤外線検出素子の配置構成を第４図に示しである。すな
わち、この従来例による構成においては、それぞれに複
数からなる第１の赤外線検出素子１０ａと第２の赤外線
検出素子１０ｂとを、そのバリア高φ１つまり換言する
と、カットオフ波長λ。が異なるものにして、これらを
隣接する相互間で交互に配置させると共に、個々の検出
素子１０ａ、１０ｂからの各信号を独立に読み出すよう
にすることによって、それぞれに波長領域の異なる赤外
光を各別に検出し得るのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、一方で、前記した第３図に示す構成のシ
ョットキー型赤外線検出素子においては、カットオフ波
長光。よりも短い波長の赤外光を検出することができる
が、同一領域内にあって波長の異なる赤外光を区分する
ものではなく、また、第４図に示す構成のショットキー
型赤外線検出素子においては、素子アレイの全体として
、２つの波長領域の赤外光を区分して検出することがで
きるが、半導体基板での表面上の特定の一点に入射され
る赤外光については、第１の赤外線検出素子１０ａ、あ
るいは第２の赤外線検出素子１０ｂの何れか一方のみに
よって光電変換されるために、実質的には、固体撮像素
子としての分解能が、従来の赤外線検出素子に比較して
半分になって了つという問題点があった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、半導体基板
での表面上の特定の一点に入射される赤外光について、
その波長領域を区分して検出し得るようにした。この種
のショットキー型赤外線検出素子を提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るショットキ
ー型赤外線検出素子は、少なくとも第１の半導体層と、
金属、または金属シリサイドからなり、前記第１の半導
体層上に形成されて第１のショットキー接合を構成する
第１の電極と、当該第１の電極上に形成される第２の半
導体層と、前記第１の電極とは異なる金属、または金属
シリサイドからなり、前記第２の半導体層上に形成され
て第２のショットキー接合を構成する第２の電極とを備
えたことを特徴としている。

〔作　　　用〕

従って、この発明においては、第１のショットキー接合
と第２のショットキー接合とを構成する第１．第２の各
電極を、それぞれに異なる金属。

または金属シリサイドによって形成し、かつこれらの第
１．第２の各ショットキー接合を相互に積層化しである
ことから、−点に入射される異なった波長領域の赤外光
を各別に区分して同時に検出し得る。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係るショットキー型赤外線検出素子の
実施例につき、第１図および第２図を参照して詳細に説
明する。

第１図はこの発明の一実施例を適用したショットキー型
赤外線検出素子の概要構成を模式的に示す断面図である
。

すなわち、第１図構成においても、この実施例によるシ
ョットキー型赤外線検出素子は、第１の半導体層として
のＰ型シリコン半導体基板１上にあって、金属、または
金属シリサイドからなる第１の電極２を形成させ、これ
らの半導体基板１と電極２との界面に第１のショットキ
ー接合３を構成させてあり、かつこの第１の電極２の周
端部下側での基板面にＮ型不純物領域からなるガードリ
ンク４を形成させである。さらに、前記第１の電極２上
には、アモルファスシリコンなどの第２の半導体層５ａ
を形成させ、かつこの第２の半導体層５ａ上にあって、
第１の電極２とは異なる金属、または金属シリサイドか
らなる第２の電極６を形成させ、これらの第１の半導体
基板１と電極２との界面に第２のショットキー接合７を
構成させたものである。

従って、前記第１図実施例構成によるショットキー型赤
外線検出素子では、第１の半導体層である半導体基板ｌ
の下面側から赤外領域の光が入射されると、前記した従
来例構成の場合と同様に、まず、第１のショットキー接
合３において光電変換されるもので、このときのカット
オフ波長λ。１は、第１の半導体層である半導体基板ｌ
と第１の電極２の種類によって決定される。

また、第２図はこの発明の他の実施例を適用したショッ
トキー型赤外線検出素子の概要構成を模式的に示す断面
図である。

第２図構成においては、前記した第２の半導体層５ａに
代え、ガードリンク４を含む第１の電極２上にＳｉｎｇ
などの絶縁膜８を介した上で、第２の半導体層５ｂ、例
えば、レーザーアニール法などのＳＯＩ技術を用いてエ
ピタキシャル成長される結晶シリコン層を形成させたも
のであり、この第２図構成においても、前記第１図実施
例構成の場合と全く同様の作用、効果が得られる。こ）
で、第２の半導体層５ｂとして、前例と同様のアモルフ
ァスシリコンなどを用いてもよい。

なお、前記各実施例においては、第１の半導体層として
シリコン半導体基板ｌを用いているが、例えば、ＧｅＳ
ｉなとの他の半導体層であってもよいことは勿論である
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によれば、第１のショッ
トキー接合と第２のショットキー接合とを構成する第１
．第２の各電極を、それぞれに異なる金属、または金属
シリサイドによって形成したので、波長領域の異なる赤
外光を個々に区分して検出することが可能になり、かつ
また、これらの第１．第２の各ショットキー接合を相互
に積層化しであるために、−点に入射される異なった波
長領域の赤外光を各別に区分して同時に検出できるほか
、構造的にも比較的簡単で容易に実施し得るなどの優れ
た特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第２図はこの発明の各別の実施例を適用
したショットキー型赤外線検出素子の概要構成を模式的
に示すそれぞれに断面図であり、また、第３図は従来例
によるショットキー型赤外線検出素子の概要構成を模式
的に示す断面図、第４図は同上従来例での波長領域の異
なる赤外光をそれぞれに区分して検出し得るようにした
固体撮像装置における各ショットキー型赤外線検出素子
の配置構成を示す平面説明図である。 １・・・・第１の半導体層としてのＰ型シリコン半導体
基板、２・・・・金属、または金属シリサイドからなる
第１の電極、３・・・・第１のショットキー接合、４・
・・・ガードリング、５ａ・・・・アモルファスシリコ
ンなどからなる第２の半導体層、５ｂ・・・・結晶シリ
コンなどからなる第２の半導体層、６・・・・第１の電
極とは異なった金属、または金属シリサイドからなる第
２の電極、７・・・・第２のショットキー接合、８・・
・・ＳｉＯ□などの絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも第１の半導体層と、金属、または金属シリ
   サイドからなり、前記第１の半導体層上に形成されて第
   １のショットキー接合を構成する第１の電極と、当該第
   １の電極上に形成される第２の半導体層と、前記第１の
   電極とは異なる金属、または金属シリサイドからなり、
   前記第２の半導体層上に形成されて第２のショットキー
   接合を構成する第２の電極とを備えたことを特徴とする
   ショットキー型赤外線検出素子。