JPS6177360A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6177360A JPS6177360A JP59198812A JP19881284A JPS6177360A JP S6177360 A JPS6177360 A JP S6177360A JP 59198812 A JP59198812 A JP 59198812A JP 19881284 A JP19881284 A JP 19881284A JP S6177360 A JPS6177360 A JP S6177360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diodes
- diode
- substrate
- ccd11
- regions
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/158—Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/157—CCD or CID infrared image sensors
- H10F39/1575—CCD or CID infrared image sensors of the hybrid type
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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〕
本発明は半導体装置に係り、特にダイオードアレイと電
荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｐｌｅｄ Ｄｅｖ
ｉｃｅ。
荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｐｌｅｄ Ｄｅｖ
ｉｃｅ。
以下ＣＣＤと記す）からなるハイブリッド型赤外線検出
器のブルーミングを防止するようにした半導体装置に関
する。
器のブルーミングを防止するようにした半導体装置に関
する。
近年、光照射によって生じたＰＮ結合付近の小数キャリ
アがＰＮ接合部を横切って光電流を生ずるダイオードは
広く利用され、特に■−■属化金化合物いた発光ダイオ
ードや半導体レーザが実用化され近赤外域あるいは赤外
域に高い感度を持つ光検出器が期待されている。
アがＰＮ接合部を横切って光電流を生ずるダイオードは
広く利用され、特に■−■属化金化合物いた発光ダイオ
ードや半導体レーザが実用化され近赤外域あるいは赤外
域に高い感度を持つ光検出器が期待されている。
一方、シリコン基板上に絶縁層を設けて該絶縁層上に伝
導性の電極を一列に並べて２相または３和動作するよう
にしたＳｉ −ＣＣＤも撮像計算機メモリ等に多く利用
されている。
導性の電極を一列に並べて２相または３和動作するよう
にしたＳｉ −ＣＣＤも撮像計算機メモリ等に多く利用
されている。
本発明では赤外線検出装置を構成するダイオードアレイ
とＳｔ −ＣＣＤをハイブリッド化してダイオードアレ
イで入力光量に比例した量の電子を発生させＳｔ −Ｃ
ＯＤマルチプレクサのポテンシャル井戸内に電荷を蓄積
するようにした半導体装置を提供するにある。
とＳｔ −ＣＣＤをハイブリッド化してダイオードアレ
イで入力光量に比例した量の電子を発生させＳｔ −Ｃ
ＯＤマルチプレクサのポテンシャル井戸内に電荷を蓄積
するようにした半導体装置を提供するにある。
上述の如きハイブリッド化されたダイオードアレイとＳ
ｉ −ＣＣＤからなる半導体装置の従来の一実施例を第
４図について説明する。
ｉ −ＣＣＤからなる半導体装置の従来の一実施例を第
４図について説明する。
第４図において、１は通常のＰＮ接合よりなるダイオー
ドで赤外線検出器を構成していて実際には基板上にダイ
オードアレイの型で形成されている。２は上記基板とは
異なるＳｉ基板上に形成されたＣＯＤであり、入出力部
３．４感光体にたとえばΦ１．Φ２．φ３の３相クロツ
クの与えられるクロック電極５を有する。６はＣＯＤの
出力端子であり赤外線検出器１はＣＯＤからバイアスさ
れている。上記構成において赤外線検出器１に入射した
光をＣＣＤ２のポテンシャル井戸内に蓄積して行く場合
に赤外線検出器を構成しているダイオードに多量の過剰
光が照射されると、該ダイオードで発生した多量の電荷
がＣ０Ｄ２の入力に与えられ、ブルーミングが発生して
出力端子６に連なる撮像系の特性を著しく阻害する欠点
がある。
ドで赤外線検出器を構成していて実際には基板上にダイ
オードアレイの型で形成されている。２は上記基板とは
異なるＳｉ基板上に形成されたＣＯＤであり、入出力部
３．４感光体にたとえばΦ１．Φ２．φ３の３相クロツ
クの与えられるクロック電極５を有する。６はＣＯＤの
出力端子であり赤外線検出器１はＣＯＤからバイアスさ
れている。上記構成において赤外線検出器１に入射した
光をＣＣＤ２のポテンシャル井戸内に蓄積して行く場合
に赤外線検出器を構成しているダイオードに多量の過剰
光が照射されると、該ダイオードで発生した多量の電荷
がＣ０Ｄ２の入力に与えられ、ブルーミングが発生して
出力端子６に連なる撮像系の特性を著しく阻害する欠点
がある。
〔発明が解決しようとする問題点）
このような欠点を除くために従来では図示しないがＣＧ
’Ｄ内に過剰電荷を捨て去るためのブルーミング防止回
路を付加することが行われていた。
’Ｄ内に過剰電荷を捨て去るためのブルーミング防止回
路を付加することが行われていた。
しかしＣＣＤ２内に一体化してこれら回路を形成するた
めのスペースは極めて小さく、その形成が極めて困難で
ある欠点を有する。
めのスペースは極めて小さく、その形成が極めて困難で
ある欠点を有する。
本発明は上記問題点を解消した半導体装置を提供するも
ので、その手段は、第１の基板に形成されたダイオード
群と、第２の基板に形成されたマルチプレクサ電荷結合
素子とをハイブリッド化した赤外線検出装置において、
上記ダイオード群は検出しようとする波長のバンドギャ
ップを有する第１のダイオードと該第１のダイオードの
バンドギャップより広いバンドギャップの第２のダイオ
ードを直列接続した４、Ｍのエピタキシャル層からなる
ことを特徴とする半導体装置によってなされる。
ので、その手段は、第１の基板に形成されたダイオード
群と、第２の基板に形成されたマルチプレクサ電荷結合
素子とをハイブリッド化した赤外線検出装置において、
上記ダイオード群は検出しようとする波長のバンドギャ
ップを有する第１のダイオードと該第１のダイオードの
バンドギャップより広いバンドギャップの第２のダイオ
ードを直列接続した４、Ｍのエピタキシャル層からなる
ことを特徴とする半導体装置によってなされる。
上記第１および第２のダイオードの直列接続はＣＯＤに
より逆バイアスを受け、上記第１のダイオードに蓄積さ
れたキャリアによって第１および第２に掛っている逆バ
イアス電圧を弱める光バイアス電圧を発生させるように
したものである。
より逆バイアスを受け、上記第１のダイオードに蓄積さ
れたキャリアによって第１および第２に掛っている逆バ
イアス電圧を弱める光バイアス電圧を発生させるように
したものである。
以下１図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第１図は本発明の模式的構成を示す図であり。
７は赤外光で８は赤外光７を透過する基板で、該基板の
下面にインジウム・燐（ＩｎＰ）からなるＰＮ接合の第
２のダイオード９，９．・・・をエピタキシャル成長さ
せ該第２のダイオード９上に第１のダイオード１０をエ
ピタキシャル成長させる。
下面にインジウム・燐（ＩｎＰ）からなるＰＮ接合の第
２のダイオード９，９．・・・をエピタキシャル成長さ
せ該第２のダイオード９上に第１のダイオード１０をエ
ピタキシャル成長させる。
すなわち第１のダイオードはインジウム・ガリウム・ヒ
素・燐（ＴｎＧａＡｓＰ）からなるＰＮ接合を形成する
。これらＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰからなる直列ダイ
オードを基板８にアレイ状に複数配設する。
素・燐（ＴｎＧａＡｓＰ）からなるＰＮ接合を形成する
。これらＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰからなる直列ダイ
オードを基板８にアレイ状に複数配設する。
１１は５ｉ−ＣＣＤマルチプレクサでダイオードからの
電子を並列〜直列変換するものであり、該ＣｃＤ１１の
Ｎ“領域１２，１２． ・・・に第１のダイオード１
０のＮ領域を接続し、第２のダイオード９．９・・・の
Ｐ領域を共通接続しＣＣＤ１１のＰ−領域１３と接続し
てヘテロ構成よりなるＮ−Ｐ−Ｎ−ＰダイオードはＣＣ
Ｄ１１の入力５一 部より逆バイアスを受けている。
電子を並列〜直列変換するものであり、該ＣｃＤ１１の
Ｎ“領域１２，１２． ・・・に第１のダイオード１
０のＮ領域を接続し、第２のダイオード９．９・・・の
Ｐ領域を共通接続しＣＣＤ１１のＰ−領域１３と接続し
てヘテロ構成よりなるＮ−Ｐ−Ｎ−ＰダイオードはＣＣ
Ｄ１１の入力５一 部より逆バイアスを受けている。
上記構成における動作を第２図のＰ−Ｎ−Ｐ。
Ｎ接合の、エネルギー帯図によって説明する。
第２図で１４は伝導帯、１５は禁制帯、１６は価電子帯
、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ空乏層を示し、
ＩｎＰのＰＮ接合でエピタキシャル成長された第２の
ダイオード９のバンドギャップはＩｎＧａＡｓＰのＰＮ
接合でエピタキシャル成長した第１のダイオードよりも
広いために基板８を通過した赤外光７は第２のダイオー
ド９部分を通過して赤外線領域の波長のバンドギャップ
に設計されたＩｎＧａＡｓＰのＰ−Ｎ接合で吸収され、
電子１８はＰ−Ｎ接合を介しＣＣＤ１１へ流入するが正
孔１９はＰ −ＩｎＡｓＰ ｉｉｔ内に蓄積される。こ
れは、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ ｉｉの両側に形成された空
乏Ｆｉ＃１７ａ。
、１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれ空乏層を示し、
ＩｎＰのＰＮ接合でエピタキシャル成長された第２の
ダイオード９のバンドギャップはＩｎＧａＡｓＰのＰＮ
接合でエピタキシャル成長した第１のダイオードよりも
広いために基板８を通過した赤外光７は第２のダイオー
ド９部分を通過して赤外線領域の波長のバンドギャップ
に設計されたＩｎＧａＡｓＰのＰ−Ｎ接合で吸収され、
電子１８はＰ−Ｎ接合を介しＣＣＤ１１へ流入するが正
孔１９はＰ −ＩｎＡｓＰ ｉｉｔ内に蓄積される。こ
れは、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ ｉｉの両側に形成された空
乏Ｆｉ＃１７ａ。
１７ｂによってポテンシャルの井戸が形成されているた
めに正孔は蓄積される。この正孔はＣＣＤ１１の逆方向
バイアスをキャンセルするような順バイアスする方向に
動作する。すなわち赤外光が過剰に入射されるとその分
圧孔がＰ −ＩｎＧａＡｓＰ眉６一 に多く蓄積されて順バイアス値を高めて逆方向バイアス
を弱めることになる。
めに正孔は蓄積される。この正孔はＣＣＤ１１の逆方向
バイアスをキャンセルするような順バイアスする方向に
動作する。すなわち赤外光が過剰に入射されるとその分
圧孔がＰ −ＩｎＧａＡｓＰ眉６一 に多く蓄積されて順バイアス値を高めて逆方向バイアス
を弱めることになる。
第３図は上記した動作の効果を説明するためのＰＮ接合
の電流−電圧特性を示すものであり２曲線２３はたとえ
ば赤外光が通常の光量で第１のダイオードに照射された
場合の電流−電圧特性曲線で２０で示す点をバイアス点
とする。いま、赤外検出器の第１のダイオード１０に入
射される赤外光が過剰になって上記第１のダイオードで
検出される電子が多くなってＣＣＤ内にあふれるような
光電流の増加２１があると、電流−電圧特性は曲線２４
で示す如くなるが、符号２２で示す分だけ自己バイアス
によって電流が減少しバイアス点は見掛は上２５位置に
来ることになる。
の電流−電圧特性を示すものであり２曲線２３はたとえ
ば赤外光が通常の光量で第１のダイオードに照射された
場合の電流−電圧特性曲線で２０で示す点をバイアス点
とする。いま、赤外検出器の第１のダイオード１０に入
射される赤外光が過剰になって上記第１のダイオードで
検出される電子が多くなってＣＣＤ内にあふれるような
光電流の増加２１があると、電流−電圧特性は曲線２４
で示す如くなるが、符号２２で示す分だけ自己バイアス
によって電流が減少しバイアス点は見掛は上２５位置に
来ることになる。
上記実施例では光電変換装置の赤外線検出器をＰ−Ｎ−
Ｐ−Ｎ接合で構成したＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰでエピタ
キシャル成長させたがＰｂ、 Ｓｎｘ Ｔｅ、 ｌ１ｇ
＋−ｘＣｄｘＴｅ等で形成してＸ値を変化させてバンド
構造をコントロールするようにしてもよい。
Ｐ−Ｎ接合で構成したＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰでエピタ
キシャル成長させたがＰｂ、 Ｓｎｘ Ｔｅ、 ｌ１ｇ
＋−ｘＣｄｘＴｅ等で形成してＸ値を変化させてバンド
構造をコントロールするようにしてもよい。
本発明は上述の如く構成し、かつ動作するので過剰な光
電流を抑えることができるのでプルーミングの発生を防
止でき、光電流の増減に応じて順方向バイアスを自動的
に制御できる。またブルーミング防止回路をＣＯＤに設
ける必要がないためにＣＯＤの回路パターンを簡略化で
きる効果を有する。
電流を抑えることができるのでプルーミングの発生を防
止でき、光電流の増減に応じて順方向バイアスを自動的
に制御できる。またブルーミング防止回路をＣＯＤに設
ける必要がないためにＣＯＤの回路パターンを簡略化で
きる効果を有する。
第１図は本発明の半導体装置の模式図、第２図は本発明
の半導体装置の原理を説明するためのエネルギー帯図、
第３図は本発明の半導体装置の効果を説明するための電
流−電圧特性図、第４図は従来の半導体装置の路線的構
成図である。 １・・・ＰＮ接合ダイオード等の赤外線検出器。 ２．１１・・・ＣＣＤ、 ３・・・入力部。 ４・・・出力部、 ５・・・クロック電極。 ７・・・赤外光、 ８・・・基板、 ９゜
１０・・・第２及び第１のダイオード。 １２・・・ｎ＋領領域 １３・・・Ｐ＋領域。 １４・・・伝導帯、 １５・・・禁制帯。 １６・・・価電子帯、 １７ａ、１７ｂ。 １７Ｃ・・・空乏層、 １８・・・電子。 １９・・・正孔。
の半導体装置の原理を説明するためのエネルギー帯図、
第３図は本発明の半導体装置の効果を説明するための電
流−電圧特性図、第４図は従来の半導体装置の路線的構
成図である。 １・・・ＰＮ接合ダイオード等の赤外線検出器。 ２．１１・・・ＣＣＤ、 ３・・・入力部。 ４・・・出力部、 ５・・・クロック電極。 ７・・・赤外光、 ８・・・基板、 ９゜
１０・・・第２及び第１のダイオード。 １２・・・ｎ＋領領域 １３・・・Ｐ＋領域。 １４・・・伝導帯、 １５・・・禁制帯。 １６・・・価電子帯、 １７ａ、１７ｂ。 １７Ｃ・・・空乏層、 １８・・・電子。 １９・・・正孔。
Claims (1)
- 第１の基板に形成されたダイオード群と、第２の基板
に形成されたマルチプレクサ電荷結合素子とをハイブリ
ッド化した赤外線検出装置において、上記ダイオード群
は検出しようとする波長のバンドギャップを有する第１
のダイオードと該第１のダイオードのバンドギャップよ
り広いバンドギャップの第２のダイオードを直列接続し
た４層のエピタキシャル層からなることを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198812A JPS6177360A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59198812A JPS6177360A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177360A true JPS6177360A (ja) | 1986-04-19 |
Family
ID=16397317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59198812A Pending JPS6177360A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177360A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11354762A (ja) * | 1998-06-03 | 1999-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イメージセンサ |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP59198812A patent/JPS6177360A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11354762A (ja) * | 1998-06-03 | 1999-12-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イメージセンサ |
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