JPS63237583A - 赤外線センサ - 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〕 本発明は赤外線領域の光信号を電気信号に変換する赤外
線センサに関する。 〔従来の技術〕 従来の技術としてショットキ障壁型赤外線センサについ
て説明する。 第７図はショットキ障壁型赤外線センサの一例として、
金属・ｐ形半導体ショットキ接合構造を有する裏面照射
型の縦断面図である。この赤外線センサは、両面とも鏡
面に磨かれたｐ形単結晶Ｓｉ基板４２の赤外光１４の入
射面すなわち裏面には反射防止膜１３が施されており、
この基板表面には光電変換領域となる白金モノシリサイ
ド（Ｐｔ５ｉ）膜４３が設けられている。このＰｔＳｉ
膜４３の周囲には、電界集中を緩和するためｎ形のガー
ドリング４４が施されている。Ｐｔ５ｉＪｌｉ４３の周
辺の基板表面は熱酸化膜（Ｓｉ０２）　８で覆われ、さ
らにＰｔ５ｉｌｉ４３上及び熱酸化膜８上がＣＶＤ法等
で形成されたシリコン酸化物（ＳｉＯ，５ｉ０２）ある
いはシリコン窒化物（ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４など）等から
成る絶縁膜９で覆われている。また、ＰｔＳｉ膜４３全
４３した赤外光を再利用するため、絶縁膜上のＰｔＳｉ
膜と対向する部分にアルミニウム等の金属反射膜１１が
設けられている。すなわち、ｐ形単結晶Ｓｉ基板４２．
ＰｔＳｉ膜４３全４３膜９．金属反射膜１１の多層構造
で光学的共振状態を生み出し、センサの使用波長帯域に
おける中心波長の赤外光で生ずる定在波の腹がちょうど
ＰｔＳｉ膜４３全４３にくるように、絶縁膜９の厚さが
最適設計されている。このＰｔＳｉ膜４３全４３電変換
によって発生した光信号電荷をセンサ外部に取り出すた
め、ＰｔＳｉ膜４３全４３とオーミック接触するｎ形の
高濃度不純物領域４５が設けられ、ここからアルミニウ
ム等の金属配線１０が引き出されている。センサの表面
側最外部は保護膜１２で覆われている。 なお、金属・ｎ形半導体ショットキ接触構造の場合には
、半導体の導電形がｐ形→ｎ形、ｎ形→ｐ形のように入
れ替わる。また、表面照射型のセンサでは基板裏面の反
射防止膜１３及び表面側の金属反射膜１１が無く、表面
の絶縁膜９及び保護膜１２が反射防止膜の役割りも果た
すようになる。 この従来例の赤外線センサは、シリコン集積回路製造プ
ロセスを利用でき、アレイ化が容易なので、固体の赤外
線イメージセンサの受光部に応用される。この受光部は
光信号電荷を金属配線１０で直接読み出す構造ではなく
、電荷転送機構あるいはＭＯＳ型走査・読出し機構によ
って光信号電荷が読み出される構造になっている。 なお、Ｐｔ５ｉ−ｐ形単結晶Ｓｔ構造によって形成され
るショットキ障壁は、０．２〜０．２５ｅＶ程度と低く
、室温では熱励起によりショットキ障壁を横切ることの
できるキャリアが多く、それに伴って暗電流が大きいの
で、Ｐｔ５ｉ−ｐ形単結晶Ｓｔ・ショットキ障壁型赤外
線センサは液体窒素温度付近に冷却して使用される。こ
のショットキ障壁型赤外線センサのショットキ障壁がさ
らに小さい場合は・、暗電流が増加するので、より低温
で動作させる必要があり、逆にショットキ障壁がもつと
大きい場合には暗電流が減少するので、さほど冷却しな
くてよく、各場合のショットキ障壁に対応する冷却温度
で使用される。 次に、ショットキ障壁型赤外線センサの光電変換機構に
ついて、第８図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。第８
図（ａ）、（ｂ）は金属・ｐ形半導体ショットキ接触の
場合および金属・ｎ形半導体ショットキ接触の場合のエ
ネルギー帯構造図を示す、この場合、赤外光１４の入射
方向は裏面照射型となっている。表面照射型の場合には
金属側から入射する。半導体の禁制帯幅Ｅ、以上のエネ
ルギを持つ光は、半導体内の入射面近傍においてほとん
ど吸収されてしまうが、禁制帯幅Ｅ、より小さいエネル
ギの光（このような光は通常赤外光）ではその光エネル
ギを吸収して半導体の価電子帯Ａ中の電子りが伝導帯Ｃ
へ帯間遷移する確率が無いので半導体５４（または５５
）（ｐ形Ｓｔ基板４２に相当）中をほとんど損失なく透
過し、金属４６　（ＰｔＳｉ４３に相当）に入射する。 金属内ではフェルミ準位Ｅｒ下が電子りで満たされてお
り、ここへ赤外光が入射すると電子はその光エネルギｈ
ν（ｈニブランク定数、シュ光の振動数）を吸収し、フ
ェルミ準位下からフェルミ準位上の空準位へ遷移してホ
ット電子ＦとホットホールＧを形成する。これらホット
電子とホットホールは再結合するまで金属中を運動する
が、この運動はどの方向へもほぼ等確率で発生する。 第８図（ａ）の構造では、運動中金属・ｐ形半導体界面
に達したホットホールのうち、ショットキ障壁φｓａよ
り大きいエネルギを持ちその運動量の界面に対する垂直
成分に相当するエネルギがショットキ障壁φ３Ｂより大
きいものが、金属からｐ形半導体中へ注入され、金属中
に取り残されたホット電子とｐ形半導体中へ注入された
ホットホールが信号電荷となる。なお、ホットホールの
持つエネルギとは、フェルミ準位を基準（零）とし、原
子核に近付く方向（第８図（ａ）及び（ｂ）において下
向き）を正として測られたホラ１−ホールのエネルギを
指す。 一方、第８図（ｂ）の構造では、金属中におけるホット
電子とホットホールの運動中金属・ｎ形半導体界面に達
したホット電子のうちショットキ障壁φ５Ｂより大きい
エネルギを持ちその運動量の界面に対する垂直成分に相
当するエネルギがショッＩ・キ障壁φＳＲより大きいも
のが、金属からｎ形半導体中へ注入され、金属中に取り
残されたホットホールとｎ形半導体中へ注入されたホッ
ト電子とが信号電荷となる。なお、ホット電子の持つエ
ネルギもホットホールの持つエネルギの場合と同様にフ
ェルミ準位を基準（零）として測られるものであるが、
エネルギの正負の向きはホットホールの場合と逆で、こ
ちらは原子核から遠ざかる方向（第８図（ａ）及び（ｂ
）において上°向き）を正として測られたホット電子の
エネルギｌを指す。 表面照射型の場合や禁制帯幅Ｅ６以上のエネルギを持つ
光を透過する程度に半導体を薄膜化あるいは薄板化した
裏面照射型の場合、利用可能な光エネルギの上限は禁制
帯幅Ｅｌｌより大きくなる。 このとき半導体において価電子帯から伝導帯への電子の
光励起によって生成される自由電子・ホール対も信号電
荷に寄与する。 第８図（ａ）、（ｂ）の構造におけるホラＩ・ホールあ
るいはホット電子（以後両者を合わせてホットキャリア
と記す）が寿命の尽きるまでに移動する距離と比べ金属
が薄くなると、半導体基板と逆方向に運動するホットキ
ャリアのうちにも金属・絶縁物界面によって反射され、
半導体基板方向へ移動して金属・半導体界面に達し、半
導体中へ注入されるものも現われてくる。また、金属・
半導体界面に達したホットキャリアのうち、ショットキ
障壁φ５Ｂより大きいエネルギを持っていても、界面に
対する運動量の垂直成分に相当するエネルギがショット
障壁φＳＢより小さいものは、金属・半導体界面によっ
て反射されるが、金凪・半導体界面と金属・絶縁物界面
とで反射を繰り返すうちに金属・半導体界面への入射角
が変化し、運動量の垂直成分に相当するエネルギがショ
ットキ障壁φｓ８より大きくなるものも現われ、半導体
中へ注入される現象が生じるようになる。 これらの現象はホットキャリアの半導体への注入確率を
向上させる効果を持ち、金属が薄い程顕著となる。ただ
し、金属が薄くなると赤外光の吸収確率が低下するので
、金属の厚さには量子効率に対して最適値が存在し、こ
のためショットキ障壁型赤外線センサにおいてショット
キ接触を成す金属は通常最適値程度に薄膜化されている
。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このようなショットキ障壁型赤外線センサには、次のよ
うな欠点がある。 （＋）光電変換領域である金属膜は、通常多結晶である
ため、ホットキャリアの散乱中心となる結晶粒界や格子
欠陥が高密度で存在している。なお、半導体材料が単結
晶シリコンの場合によく利用される金属膜として、Ｐｔ
Ｓｉのようにエピタキシャルシリサイドと呼ばれる配向
性の強いものがあるが、このエピタキシャルシリサイド
にも基板との間に格子不整合があり、それに起因する応
力を緩和するため結晶粒界や格子欠陥が発生しているの
で、状況は通常の金属膜の場合とたいして異ならない。 また、ホットキャリアは結晶格子の熱擾乱、結晶粒界、
格子欠陥などによって散乱され、その際に持っているエ
ネルギの一部を失うので、結晶粒界や格子欠陥が高密度
で存在することは、ホットキャリアの寿命を縮める要因
となる。 （２）金属と半導体とのショットキ接触は一種のへテロ
接合のようなものであるなめ、ホモ接合と比救して界面
特性が不良であり、ホットキャリアの半導体基板への注
入効率を低下させる。 （３）このセンサが利用できるのは、裏面照射型の場合
、半導体の禁制帯幅をＥ、とすると、φｓａ　＜　ｈν
　＜Ｅ、　　　　　　　　・・べ１）の範囲のエネルギ
ｈνを持つ光であるが、金属のフェルミ準位Ｅ「は伝導
帯のほぼ中央に位置し、フェルミ準位下には電子が、ま
た、フェルミ準位上には空準位が各々広いエネルギ範囲
に渡って存在しているので、このエネルギ範囲にある光
を吸収しても、その一部はショットキ障壁φＳＢ以下の
小さいエネルギしか持たないホットキャリアを励起する
のに費される。 この現象は金属・ｐ形半導体ショットキ接触においては
、 Ｅｒ−φ５Ｂ≦Ｅ０≦Ｅｔ　　　−（２）の範囲のエネ
ルギ準位Ｅ、にある電子が光エネルギｈνを吸収して遷
移した場合に生じ、また金属・ｎ形半導体ショットキ接
触においてはＥｔ　　ｈν＜Ｅ、’≦Ｅｆ−ｈシ＋φｓ
Ｂ・・・（３）の範囲のエネルギ準位Ｅ８′にある電子
が光エネルギｈνを吸収して遷移した場合に生じ、これ
らの状況は第８図（ａ）、（ｂ）にも示されている。 ショットキ障壁φＳＢ以下のエネルギしか持たないホッ
トキャリアにおいてもトンネル効果により半導体中へ注
入される確率が完全に零とはならない、しかし、この注
入過程による効率は極めて悪く、注入されるホットキャ
リアは微々たるものであるので、（２）　、　（３）式
の条件に該当する電子の励起によって吸収される光エネ
ルギはほとんど無駄になる。このような光エネルギの損
失は、第７図のように裏面照射型に半導体基板／金属電
極／絶縁物／金属反射膜の多層構造を備え、光学的共振
状態にさせた時、特に顕著となる。 なお、（１）式から明らかなように、禁制帯幅Ｅ□が大
きい半導体材料から成るセンサでは、検出可能な波長域
が可視領域に及ぶものもある。また、表面照射型の場合
や禁制帯幅Ｅ□以上のエネルギを持つ光を透過する程度
に半導体を薄膜化あるいは薄板化した裏面照射型の場合
、利用可能な光エネルギの上限は禁制帯幅Ｅ、より大き
くなる。 （４）センナの遮断波長を決定付けるショットキ障壁は
、センサの遮断波長を任意の値に設定できない。 ショットキ障壁型赤外線センサの゛感度Ｒを表わす式と
しては次式が知られている。 度 この（４）式から明らかなように、ショットキ障壁φｓ
ｎが小さい方が遮断波長は長波長となり、感度Ｒが大き
くなる。一方、ショットキ障壁φ、Ｂが小さい程熱励起
によって生成されるホットキャリアのなかでショットキ
障壁φＳＢを越えられるものが多くなり、従来の技術で
述べたように暗電流が大きくなるため、より低温に冷却
する必要があり冷却方法が難しくなる。従って、遮断波
長をむやみに長波長化しても好結果が得られるわけでは
ない、冷却方式によって決まる到達温度において動作可
能な長波長側限界の遮断波長をセンサに持なせることが
高性能化に繋がる。しかし、このような遮断波長の設定
はショットキ障壁型赤外線センサに関してはちょうど良
い金属と半導体の組合せが無い限りほとんど不可能であ
る。 本発明の目的は、これらの問題点を解決し、ホットキャ
リアの寿命を長くして効率を改善すると共に、遮断波長
の最適設計を可能とした赤外線センサを提供することに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の赤外線センサは、第１導電形の縮退半導体から
成る光電変換領域と；この光電変換領域からホットホー
ルあるいはホット電子が注入され第１導電形の非縮退半
導体から成るキャリア注入領域と；これら光電変換領域
とキャリア注入領域との間に存在し、不純物濃度がこの
キャリア注入領域より低い第１導電形半導体、真性半導
体、あるいは少なくとも動作条件下で前記光電変換領域
との接合界面から伸びる空乏層と、前記キャリア注入領
域との接合界面から伸びる空乏層とによって完全空乏化
状態となる不純物濃度及び厚さを有する第２導電形半導
体から成るポテンシャル障壁領域と；これら光電変換領
域とポテンシャル障壁領域とを電気的に接続する短絡機
構とを有し、これら光電変換領域とポテンシャル障壁領
域とキャリア注入領域とがホモ接合構造を構成すること
を特徴とする。 〔作用〕 本発明の赤外線センサにおける光電変換の動作を第５図
（ａ）、（ｂ）及び第６図（ａ）。 （ｂ）を用いて説明する。 第５図は第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形とする場
合、第６図は逆に第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形
とする場合のエネルギ帯構造及び光電変換機構を示す模
式図で、（ａ）は零バイアス時、（ｂ）はバイアス印加
時を示し、赤外光の入射方向は裏面照射型に対応してい
る。 まず、第５図の第１導電形がｐ形、第２導電形がｎ形の
場合について述べる。光電変換領域１はｐ形縮退半導体
から成り立っているので、非縮退状態では価電子帯端Ｅ
Ｖ近傍に局在していたアクセプタ不純物単位が局在性を
失って広がりを持ち、価電子帯Ａと重なりを生じている
。この状態ではフェルミ準位Ｅｒが価電子帯内部に入り
込んでくるなめ、この領域では接合界面近傍を除いてフ
ェルミ準位Ｅｒと価電子帯端Ｅｖとの間に空準位Ｈが存
在している。 キャリア注入領域３はｐ形弁縮退半導体から成り、これ
ら領域１，３の間に存在するポテンシャル障壁領域２は
、アクセプタ不純物濃度がキャリア注入領域より低いｎ
形半導体か、真性半導体か、あるいは少なくとも動作条
件下で、光電変換領域との接合界面から伸びる空乏層と
、キャリア注入領域との接合界面から伸びる空乏層とに
よって完全空乏化状態となるドナ不純物濃度及び厚さを
有するｎ形半導体から成り立っているので、フェルミ準
位Ｅｒはキャリア注入領域においては価電子帯端Ｅｖに
存在し、ポテンシャル障壁領域においては三領域の中で
最も伝導帯端Ｅｃの近くに存在する。従って、ポテンシ
ャル障壁領域２には価電子帯中のホールに対して障害と
なるポテンシャル障壁φＨが形成される。 本赤外線センサにおいては、従来の裏面照射型のショッ
トキ障壁型赤外線センサの場合と同様、禁制帯幅Ｅ、以
上のエネルギを持つ光は半導体内の入射面近傍において
ほとんど吸収されてしまうが使用波長帯の赤外光１４す
なわち禁制帯幅Ｅ□より小さいエネルギの光はキャリア
注入領域３及びポテンシャル障壁領域２においてほとん
ど吸収されずに透過し、光電変換領域１に入射する。 光電変換領域１では価電子帯中のフェルミ準位下の電子
りが入射した赤外光のエネルギｈνを吸収し、フェルミ
準位下からフェルミ準位Ｅｒと価電子帯端Ｅｖとの間の
空準位へ遷移してホット電子ＦとホットホールＧを形成
する。これらホット電子とホットホールは再結合するま
で光電変換領域中を運動するが、この運動はどの方向へ
もほぼ等確率で発生する。運動中ポテンシャル障壁領域
に達したホットホールのうちポテンシャル障壁φＨより
大きいエネルギを持ち、その運動量のポテンシャル障壁
領域横断面に対する垂直成分に相当するエネルギがポテ
ンシャルＫＭφＩ■より大きいものがポテンシャル障壁
領域を通過してキャリア注入領域へ注入され、光電変換
領域に取り残されたホット電子とキャリア注入領域へ注
入されたホットホールとが信号電荷となる。 次に、第６図の第１導電形がｎ形、第２導電形がｐ形の
場合について述べる。光電変換領域１はｎ形縮退半導体
から成り立っているので、非縮退状態では伝導帯端Ｂｃ
近傍に局在していたドナ不純物準位が局在性を失って広
がりを持ち、伝導帯Ｃと重なりを生じている。この状態
ではフェルミ準位Ｅｔが伝導帯内部に入り込んでくるた
め、この領域では接合界面近傍を除いてフェルミ準位Ｅ
ｒと伝導帯端Ｅｃとの間が電子りで占められている。 キャリア注入領域３はｎ形弁縮退半導体から成り、三領
域の間に存在するポテンシャル障壁領域２はドナ不純物
濃度がキャリア注入領域より低いｎ形半導体か、真性半
導体か、あるいは少なくとも動作条件下で、光電変換領
域との接合界面から伸びる空乏層と、キャリア注入領域
との接合界面から伸びる空乏層によって完全空乏化状態
となるアクセプタ不純物濃度及び厚さを有するｎ形半導
体から成り立っているので、フェルミ準位Ｅｒはキャリ
ア注入領域においては伝導帯端Ｅｃ近傍に存在し、ポテ
ンシャル障壁領域においては三領域の中で最も価電子帯
端Ｅｖ近くに存在する。 従って、ポテンシャル障壁領域２には伝導帯中の電子に
対して障害となるポテンシャル障壁φＥが形成される。 使用波長帯の赤外光１４は、前述の場合と同様キャリア
注入領域３及びポテンシャル障壁領域２ではほとんど吸
収されずに透過し、光電変換領域１に入射する。 光電変換領域では伝導帯中のフェルミ準位Ｅｔと伝導帯
端Ｅｃとの間の電子が入射した赤外光のエネルギｈνを
吸収し、フェルミ準位下からフェルミ準位上へ遷移して
ホット電子ＧとホットホールＦを形成する。これらホッ
ト電子とホットホールは光電変換領域中で前述と同様の
運動をするが、運動中ポテンシャル障壁領域に達したホ
ット電子のうちポテンシャル障壁φＢより大きいエネル
ギを持ち、その運動量のポテンシャル障壁領域横断面に
対する垂直成分に相当するエネルギがポテンシャル障壁
φＥより大きいものがポテンシャル障壁領域を通過して
キャリア注入領域へ注入され、光電変換領域に取り残さ
れたホットホールとキャリア注入領域へ注入されたホッ
ト電子とが信号電荷となる。 このように本発明の赤外線センサにおける基本的な光電
変換は電子のエネルギ帯内遷移に基づいているが、この
センサを構成する半導体の禁制帯幅以上のエネルギを持
つ光が三領域の接合部近傍に達した場合、前述しな光電
変換領域における電子のエネルギ帯内遷移に基づく光電
変換の他に、三領域における価電子帯から伝導帯への電
子のエネルギ帯間遷移に基づく光電変換が起こる。表面
照射型の場合や禁制帯幅以上のエネルギを持つ光を透過
する程度に薄膜化、あるいは薄板化した裏面照射型の場
合には禁制帯幅以上のエネルギを持つ光が三領域の接合
部近傍に達する割合が非常に高く、このような光を検出
することは本発明の赤外線センサの中心的な用途ではな
いが利用することが可能となる。 また、禁制帯幅以上のエネルギを持つ光が入射しなくて
も熱励起による価電子帯から伝導常への電子のエネルギ
帯間遷移確率は通常零ではないので、これに基づくエネ
ルギ帯間遷移も起こる。三領域の接合部近傍で電子がエ
ネルギ帯間遷移すると、第１導電形がｐ形の場合（第５
図）には伝導帯に遷移した電子がポテンシャル障壁領域
における伝導帯のポテンシャル極小部分に集まり、第１
導電形がｎ形の場合（第６図）には電子が遷移して価電
子帯に発生したホールがポテンシャル障壁領域における
価電子帯のポテンシャル極大部分（ホールに対してポテ
ンシャルの極小部分）に集まる。 このポテンシャル障壁領域に集まった自由キャリアは除
去する必要があり、そのために本発明の赤外線センサは
、光電変換領域とポテンシャル障壁領域とを電気的に接
続する短絡機構４を有している。第１導電形がｐ形の場
合、エネルギ帯間遷移によって伝導帯の自由電子と対を
成して生成された価電子帯のホールは光電変換領域、と
キャリア注入領域とに振り分けられる。第１導電形がｎ
形の場合は逆にエネルギ帯間遷移によって生成された伝
導帯の自由電子が光電変換領域とキャリア注入領域とに
振り分けられる。どちらの場合もエネルギ帯間遷移によ
って生成された自由電子・ホール対が光電変換領域とポ
テンシャル障壁領域とに分離されたときは前記短絡ｉ構
を介して相殺（対消滅）されるので、信号電荷として利
用することはできない。しかし、自由電子・ホール対が
ポテンシャル障壁領域とキャリア注入領域とに分離され
たときは各々を独立に外部へ抽出し得るので、この場合
には信号電荷として利用可能である。 なお、本赤外線センサもショットキ障壁形赤外線センサ
の場合と同様にポテンシャル障壁が小さいことが原因で
室温において暗電流が大きい場合には冷却して使用しな
ければならない。 以上のような構成の本発明の赤外線センサにおては、次
のようにショットキ障壁型赤外線センサの持つ問題点が
解決される。 （１）本赤外線センサの光電変換領域は金属的な電気特
性を有するものの、他の領域と同種の半導体から成り立
っているので、そのセンサの素材として単結晶半導体を
用いることによって、光′疏変換領域を単結晶にするこ
とができる。この場合、ショットキ障壁型赤外線センサ
の光電変換領域（金属膜〉に比べ、ホットキャリアの散
乱中心が極く低密度の光電変換領域であり、ホットキャ
リアは長寿命となる。 （２）本赤外線センナにおいては、光電変換領域、ポテ
ンシャル障壁領域及びキャリア注入領域が同種の半導体
から成るホモ接合構造なので、領域間に良好な界面特性
を持たせることができる。 従って、各領域界面からは、ショットキ障壁型赤外線セ
ンサのショットキ接触界面に見られるようなホットキャ
リアの注入効率を低下させる要因が排除される。 （３）本赤外線センナが利用できる光のエネルギ範囲を
示す式は裏面照射型の場合、ショットキ障壁型赤外線セ
ンサにおける（１）式と同形であり、第１導電形がｐ形
の場合は（１）式中のφ５ＢをφＨに置き換え、第１導
電形がｎ形の場合は（１）式中のφｓａをφＥに置き換
えることにより得ることができる。従って、ショットキ
障壁型赤外線センサと同一の半導体素材を使用し、ポテ
ンシャル障壁φＩＩあるいはφＢが動作条件下でショッ
トキ障壁φＳＢと同じ大きさになるように設計された赤
外線センサは、そのショットキ障壁型赤外線センサと利
用できる光の波長帯域が等しくなる。しかし、本赤外線
センサは検出可能なエネルギ範囲の光が吸収されてその
光エネルギがポテンシャル障壁くショットキ障壁もポテ
ンシャル障壁の一種）より小さいエネルギのホットキャ
リアを励起するために費される現象が、ショットキ障壁
型赤外線センサに比べて大幅に抑制され、無駄な光の吸
収をかなり減少させることができる。 これは、本赤外線センサの充電変換領域において、ｐ形
の場合禁制帯幅Ｅ６より小さいエネルギの光を吸収して
電子が遷移できる空準位がフェルミ準位Ｅｒから価電子
帯端Ｅｖまでの限られた狭範囲に存在し、ｎ形の場合禁
制帯幅Ｅ１より小さいエネルギの光を吸収して遷移可能
な電子が伝導帯端Ｅｃからフェルミ準位Ｅｒまでの限ら
れだ狭範囲に存在することに起因している。 このような空準位及び電子の分布により本赤外線センサ
において、検出可能なエネルギ範囲の光で無駄な吸収を
生じる条件は次のような極く限定される。 ｉ）光電変換領域がＰ形縮退半導体の場合、フェルミ準
位Ｅｒと価電子帯端Ｅｖとのエネルギ準位差をΔＥｒｖ
とすると、 φ　ｔＩ　　＜ｈ　　ν　≦　φ　Ｈ＋　Δ　Ｅｒｖ　
　　　　　・・・　（５）のエネルギ範囲の光が入射し
てそのエネルギｌ〕νによって、 Ｅｒ−φ■、≦Ｅ０″≦Ｅｖ　　ｈν＝Ｅｆ　−ｈν＋
△ＥｒＶ　　　　　　　・・・（６）の範囲のエネルギ
準位Ｅｅ″にある電子が遷移する場合に限り、生成され
るホットホールのエネルギがポテンシャル障壁φＨより
小さい。 ｉｉ）光電変換領域がｎ形縮退半導体の場合、フェルミ
準位Ｅｒと伝導帯端Ｅｃとのエネルギ準位差を八Ｅｒｃ
とすると、 φ　Ｅ　　　＜ｈ　　ν　≦　φ　Ｂ　＋Δ　Ｅ　　ｒ
ｃ　　　　　−（７）のエネルギ範囲の光が入射して、
そのエネルギｈνによって、 ＥＣ≦Ｅ　、　′ｐ／≦Ｅｒ　＋φｒｘ−ｈν・・１８
）の範囲のエネルギ準位Ｅ　、　）／／にある電子が遷
移する場合に限り、生成されるポット電子のエネルギが
ポテンシャル障壁φＥより小さい。 なお、ここで「無駄な光の吸収」と称した過程によって
形成されるホットキャリアも、トンネル効果のため光電
変換領域からキャリア注入領域への注入確率が完全な零
ではないことを注意しておく。 また、禁制帯幅Ｅ８が大きい半導体材料から成る赤外線
センサでは、ショットキ障壁型赤外線センサの場合と同
様に、検出可能な波長域が可視領域に及ぶものもある。 さらに表面照射型の場合や禁制帯幅Ｅ□以上のエネルギ
を持つ光を透過する程度に薄膜化あるいは薄板化した裏
面照射型の場合に利用可能な光工ネルギの上限が禁制帯
幅Ｅ、より大きくなる点は前述のとおりである。 （４）本赤外線センサでは、遮断波長を決定付けるポテ
ンシャル障壁φ）あるいはφＥを、ポテンシャル障壁領
域における導電形、不純物濃度及び厚さの設定を変える
ことによって、このセンサを構成する半導体素材の通常
のｐｎ接合で形成される拡散電位差程度までを上限とし
て任意の大きさに形成することができる。この特質によ
り、ショットキ障壁型赤外線センサではほとんど不可能
であった冷却方式を考慮した遮断波長の最適設計も行な
うことができる。なお、本赤外線センサでは第５図（ｂ
）及び第６図（ｂ）に示すように、ポテンシャル障壁φ
Ｈ及びφＥにバイアス電圧依存性があるので設計のとき
にはバイアス条件を考慮する必要がある。 〔実施例〕 第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図である。この
実施例は、従来の裏面照射型のＰｔ５ｉ−ｐ形単結晶Ｓ
ｉ・ショットキ障壁型赤外線センサと類似した構造の裏
面照射型赤外線センサである。本実施例は、両面とも鏡
面に磨かれた単結晶Ｓｉ基板を素材としたが、単素子の
赤外線センサの場合、他の半導体材料を素材としても製
造することができる。 まず、単結晶Ｓｉ基板５内においてバルク状態の領域が
キャリア注入領域３であり、赤外光１４の入射面すなわ
ち裏面には反射防止ＩＢ！１３を施している。この基板
１５の導電形を第１導電形とすると、表面には第１導電
形で縮退する程度に不純物を高濃度添加した光電変換領
域１を設け、この光電変換領域１とキャリア注入領域３
との間にポテンシャル障壁領域２を形成している。ポテ
ンシャル障壁領域２はキャリア注入領域３より不純物濃
度が低い第１導電形か、真性か、あるいは少なく′とも
動作条件下で完全空乏化状態となる第２導電形である。 光電変換領域１及びポテンシャル障壁領域２の周囲には
電界集中を緩和するため第２導電形ガードリンク６を設
けている。この際、光電変換領域１とキャリア注入領域
３とが直接接する部分となるとセンサとして働かなくな
るので、ポテンシャル障壁領域２と第２導電形ガードリ
ング６とは充分な重なりを持たせて形成しである。光電
変換領域１周辺の基板表面は熱酸化膜（Ｓｉ０２）　８
で覆ってあり、さらに光電変換領域１上及び熱酸化膜８
上をＣＶＤ法等で形成したシリコン酸化物（ＳｉＯ，５
ｉ０２）あるいはシリコン窒化物（ＳｉＮ。 Ｓｉ３Ｎ４など）等から成る絶縁膜９で覆っである。 この絶縁膜９としてシリコン窒化物を用いる場合には熱
膨張係数の差を緩和するため光電変換領域１上に先にＣ
ＶＤ法等で薄いシリコン酸化膜を形成する必要がある。 光電変換領域１を透過した赤外光を再利用するため絶縁
膜９上の光電変換領域１と対向する部分にアルミニウム
等の金属反射膜１１を設けている。キャリア注入領域３
とポテンシャル障壁領域２の部分の単結晶Ｓｉ基板５／
光電変換領域１／絶縁膜９／金属反射膜１１の多層構造
で光学的共振状態を生み出し、センサの使用波長帯域に
おける゛中心波長の赤外光で生ずる定在波の腹がちょう
ど光電変換領域１の部分にくるように、絶縁膜９の厚さ
を最適設計しである。 光電変換領域１で発生した光信号電荷をセンサ外部に取
り出すなめ、光電変換領域１にはポテンシャル障壁領域
２と接している部分がら第２導電形ガードリング６の内
部に局所的に長く伸びた信号電荷抽出部があり、それと
隣接するように第２導電形高濃度不純物領域７を、第２
導電形ガードリング６とアルミニウム等の金属配線１０
とをオーミック接続させるために第２導電形ガードリン
グ６の内部に形成している。この金属配線１０は光電変
換領域１の信号電荷抽出部と第２導電形高濃度不純物領
域７の両者と接触・合金化させ、そこから外部に引き出
している。 この実施例においては、光電変換領域１とポテンシャル
障壁領域２とを電気的に接続する短絡機構４は第２導電
形ガードリンク６、第２導電形高濃度不純物領域７．金
属配線１０．及び光電変換領域１の信号電荷抽出部から
成り立っており、センサの表面側最外部は保護膜１２で
覆っである。 次に、この実施例の製造工程の一例を述べる。 まず、両面とも鏡面に磨かれた単結晶Ｓ＋基板５の表面
に熱酸化膜（Ｓｉ０２）を形成し、第２導電形ガードリ
ンク６を形成する部分熱酸化膜（Ｓｉ０２）を除去する
。この熱酸化膜（ＳｉＯ□）をマスクとしてイオン注入
法を用いて第２導電形不純物を単結晶Ｓｉ基板５に添加
し、熱処理を行なって注入不純物を電気的に活性化させ
るとともに単結晶Ｓｉ基板５深部へ押込み、第２導電形
ガードリング６ができる。 次に、全面の熱酸化膜（ＳｉＯ２）を除去し、丼び表面
を熱酸化する。その上にＣＶＤ法を用いてシリコン窒化
膜を成長させ、第２導電形ガードリンク６及びその内側
領域以外の部分上にあるシリコン窒化膜を除去し、熱酸
化して第２導電形ガードリング６周辺に厚い熱酸化膜（
ＳｉＯ□）を形成する。シリコン窒化膜を全て除去した
後、第２導電形高濃度不純物領域７を形成する部分の熱
酸化膜（Ｓｉ０２）を除去する。そして、残った熱酸化
膜（ＳｉＯ□）をマスクとして拡散法を用いて第２導電
形不純物を単結晶Ｓｉ基板５に高濃度添加する。 それから第２導電形不純物拡散中に形成されたガラス層
〔熱酸化膜（Ｓｉ０２）に拡散不純物が浸み込んで形成
される層〕を除去する。この結果、熱酸化膜（Ｓｉ０２
）は第２導電形ガードリング６周辺の厚い部分のみ残る
。その後改めて単結晶Ｓｉ基板５表面上を熱酸化し、さ
らに熱処理を行なって第２導電形不純物を深部へ押込み
、第２導電形高濃度不純物領域７ができあがる。 次に、受光部を形成する部分の熱酸化膜（Ｓｉ０２）を
除去し、まず第２導電形不純物をイオン注入し、続いて
第１導電形不純物をイオン注入する。 この２回のイオン注入における注入条件は、それぞれポ
テンシャル障壁領域２および光電変換領域１に備えるべ
き電気的特性と深さとに応じている。このイオン注入後
、注入不純物を電気的に活性化させるため熱処理を行な
うが、この熱処理は注入直後の不純物分布がほとんど不
変で結晶性回復と不純物の活性化は良好に成される条件
で行なう。このような熱処理条件は熱酸化膜（Ｓｉ０２
）　。 第２導電形ガードリンク６、あるいは第２導電形高濃度
不純物領域７を形成するときに施された熱処理（拡散法
も含む）と比較すると、かなり低温で短時間である。従
って、ポテンシャル障壁領域２及び光電変換領域１を形
成した後に、不純物分布が変化するような高温を伴う製
造プロセスは避ける。 次の段階では、光電変換領域１及びその周囲の熱酸化Ｍ
８上にＣＶＤ法等で絶縁膜９を金属配線を施すのに適し
た厚さに形成する。光電変換領域１の信号電荷抽出部と
第２導電形高濃度不純物領域７とが隣接する領域上の熱
酸化膜（Ｓｉ０２）　８及び絶縁膜９に金属配線１０と
の接触をさせるための穴を開口し、アルミニウム等から
成る金属膜を表面上に形成する。その金属膜は金属配線
１０のパターン部分を残し、他の部分を除去する。 光電変換領域１の信号電荷抽出部及び第２導電形高濃度
不純物領域７と金属配線ｌＯとの接触界面を合金化する
ため熱処理を行なうが、このときの熱処理条件は単結晶
Ｓｉ基板５内部の不純物分布にほとんど影響を及ぼさな
い温度と時間にする。 この金属配線１０形成後、再び表面上にＣＶＤ法等で絶
縁膜９を形成し、光電変換領域１上の絶縁膜９が全体で
光学的共振状態を生ずるのに最適な厚さとなるようにす
る。その股上に耐酸性及び汚染防止のためカバーを施し
、単結晶Ｓｔ基板５裏面から汚染物質や以前のプロセス
で形成された酸化物あるいは窒化物を除去した後、裏面
にＣＶＤ法等で反射防止膜１３を形成する。絶縁膜９上
のカバーを除去し、同様のカバーを反射防止膜１３上に
施す。その後アルミニウム等から成り金属膜を絶縁Ｊｌ
！９に形成し、金属反射膜１１を設ける部分のみ残して
他の部分を除去する。ここまで加工が終わった素子の表
面にＣＶＤ法等を用いて保護膜１２を施した後、裏面の
カバーを除去して本実施例が完成する。 この製造プロセス例が示すように、この赤外線センサに
は特に難しい製造技術を必要としない。 また、この製造例ではポテンシャル障壁領域２及び光電
変換領域１を形成するのにイオン注入法を用いているが
、エピタキシャル成長法を利用することもできる。 本実施例のような単素子の赤外線センサでは、単結晶Ｓ
ｉ以外の半導体材料を素材とした場合、半導体材料その
ものを酸化して形成した酸化膜を、不純物の拡散やイオ
ン注入を行なうときのマスク及び半導体基板表面を覆う
保護膜として殆んど利用マきないので、半導体材料が替
わるばかりでなく熱酸化膜８の部分もＣＶＤ法等で形成
した。絶縁膜に置き換えたような構造となる。 次に、第１の実施例の動作について説明する。 単結晶Ｓｉ基板５裏面から入射した赤外光１４は、キャ
リア注入領域３及びポテンシャル障壁領域２を透過し、
光電変換領域１において吸収され電気信号に変換される
。ここで第１導電形がｐ形の場合、信号電荷のホット電
子とホットホールはそれぞれ光電変換領域１とキャリア
注入領域２とに分離され、第１導電形がｎ形の場合ｐ形
の場合とは逆に分離される。キャリア注入領域３の信号
電音は接地され、光電変換領域１の信号電荷は金属配線
１０を経て外部に取り出される。 〔実施例２〕 第２図、第３図は本発明の第２実施例の２次元赤外線Ｃ
ＣＤイメージセンサの単位画素の縦断面図及び模式的回
路図である。アレイ化した赤外線イメージセンサに応用
されるシリコン・ショットキ障壁型赤外線センサをシリ
コンの赤外線センサに置き換えたインターライン転送Ｃ
ＣＤ方式の赤外線イメージセンサが本実施例である。従
って、本実施例は単結晶Ｓｔ基板を素材とし、単位画素
か第２図に示すように、赤外線センサ１７．トランスフ
ァゲート１８．及び垂直ＣＣＤ　１９から成り立ってい
る。 この赤外線センサ１７の構造は、光電変換領域１からの
信号電荷読み出し部分あるいは短絡機構が若干具なる以
外は第１実施例と同様である。単結晶Ｓｔ基板５を第１
実施例同様第１導電形とすると、赤外線センサ１７の短
絡機構４は第２導電形ガードリング６、第２導電形高濃
度不純物領域７、及びシリサイド膜１５から成り立って
いる。 シリサイド［１５は光電変換領域１とも第２導電形高濃
度不純物領域７ともオーミック接触となる。シリサイド
膜１５の代わりに単なる金属膜を用いても同様の機能を
持たせられるが、特性の安定性や信頼性を考慮するとこ
の部分はシリサイド膜が適している。また、第２導電形
高濃度不純物領域７は第２導電形ガードリンク６の外部
まで飛び出しており、トランスアーゲート１８部分のソ
ース領域の機能も兼ねている。 垂直ＣＣＤ　１９の構造は、埋込みチャネル型であり、
電荷の転送方向に対して横方向のチャネル幅を限定する
ため、垂直ＣＣＤ１９の両側端部で熱酸化膜８を厚くし
、第１導電形不純物を高濃度添加したチャネル阻止領域
１６を形成している。 第２図にはトランスファゲート１８の部分の断面を示し
ているので、赤外線センサ１７側の垂直ＣＣＤ１９端部
には厚い熱酸化膜及びチャネル阻止領域１６が存在しな
いが、トランスファゲート１８が占めている領域はわず
かで、その他の部分。 では垂直ＣＣＤ　１９両端部に厚い酸化膜及びチャネル
阻止領域１６を備えている。 この全体構成はインターライン転送方式であり、単位画
素を２次元に配列し、垂直・水平走査はそれぞれ垂直Ｃ
ＣＤ１９と水平ＣＣＤ２０とで行なうようになっている
。垂直ＣＣＤ１９は４相駆動、水平ＣＣＤ２０は２相駆
動であり、水平Ｃ０Ｄ２０からは出力部２１を経て信号
を外部に出力する構造になっている。 この２次元赤外線ＣＣＤイメージセンサの動作は、ショ
ットキ障壁型赤外線ＣＣＤイメージセンナの場合と同様
である。光電変換は赤外線センサ１７を蓄積モードにし
て行なうが、蓄積モードではトランスファゲート１８が
ＯＦＦ状態であり、赤外線センサ１７は第１導電形がｐ
形の場合には、第５図（ｂ）に示すように、また第１導
電形がｎ形の場合には第６図（ｂ）に示すように、それ
ぞれバイアスされた状態となっている。 赤外線センサ１７裏面から入射した赤外光１４が光電変
換領域１に達し、光電変換されると、発生した信号電荷
が光電変換領域１に蓄積サレル・蓄積される信号電荷は
第１導電形がｎ形の場合に電子、第１導電形がｎ形の場
合にホールとなる。 光電変換領域１に信号電荷が蓄積されている期間に、垂
直ＣＣＤ１９は信号の読み出しを行なっている。一定の
蓄積時間信号電荷を蓄積した後トランスファゲート１８
がＯＮ状態になり、光電変換領域１にＭＭされた信号電
荷が垂直ＣＣＤ１９に読み出される。 その後、トランスファゲートはＯＦＦ状態になり、光電
変換領域１は信号電荷の蓄積を再び開始する。垂直ＣＣ
Ｄ　１９に読み出された信号電荷は一水平期間のうちに
一水平うイン分が水平ＣＣＤ２０へ転送され、順次水平
Ｃ０Ｄ２０から出力部２１を経て外部へ読み出される。 出力部２１はキャパシタとソース・ホロワ・アンプから
成り立っており、信号電荷に電荷−電位変換及びインピ
ーダンス変換を施して電圧の形態で信号を出力する。こ
・の−水平ライン分の信号の読み出しを一水千期間毎に
繰り返し、全画素の信号を光電変換領域の信号電荷蓄積
期間に読み出す。 固体のイメージセンサには、インターライン転送ＣＣＤ
方式の他にＭＯ３Ｏ３方式等信号読み出し方式や１次元
アレイのものがあるが、これらの受光部としてこの赤外
線センサを用いることは可能である。また、Ｓｉ以外の
半導体材料を素材としてこの赤外線センサをアレイ状に
形成し、単結晶Ｓｉ基板上に形成した走査回路とハイブ
リッドにすることによってイメージセンナを構成するこ
ともできる。 〔実施例３〕 第４図は本発明の第３の実施例の縦断面図である０本実
施例は、第１実施例の赤外線センサの光電変換領域１上
に第２ポテンシヤル障壁領域２２と第２キヤリア注入領
域２３を設け、光電変換領域１の２面からホットキャリ
アが放出されるようにしたことにより、センサの量子効
率を高めることができる。第２ポテンシヤル障壁領域２
２と第２キヤリア注入領域２３とは、光電変換領域１形
成後、その上に成長させたエピタキシャルＳｉ層２４に
形成し、エピタキシャル層２４は不純物分布が変化しな
い程度の温度で成長させ、成長中に添加する不純物を制
御して第２ポテンシ、ヤル障壁領域２２と第２キヤリア
注入領域２３とを作り分ける。 第２ポテンシヤル障壁領域２２と第２キヤリア注入領域
２３の周囲にも第２導電形第２ガードリング２５を設け
ている。この第２導電形第２ガードリング２５はイオン
注入法を用いて形成するが、不純物注入後高温長時間の
熱処理を施して不純物を熱拡散によって深部へ押込むこ
とができないので、エピタキシャルＳｉ層２４が厚い場
合にはエピタキシャル成長プロセスを複数回にわけ、こ
れと第２導電形第２ガードリンク２５形成のためのイオ
ン注入プロセスとを交互に行なう。イオン注入後の熱処
理は不純物分布がほとんど不変で結晶性回復と注入不純
物の活性化は良好に成される条件で行なう。 エピタキシャルＳｉ層２４表面には第２キヤリア注入領
域２３と金属配線とをオーミック接続するための第１導
電形高濃度不純物領域２６を形成している。この形成も
イオン注入法とほとんど不純物分布に変化を来たさない
条件の熱処理とで形成する。エピタキシャルＳｉ層２４
はエツチングにより不要部分を取り除いである。また、
エピタキシャルＳｔ層２４形成の時に熱酸化膜８上には
多結晶５ｉＪｌが形成されるが、これもエピタキシャル
Ｓｉ層の不要部分をエツチングする時同時に除去する。 エピタキシャルＳｉ層２４上及びその周辺上をＣＶＤ法
等で形成した絶縁Ｍ９で覆い、その上の光電変換領域１
と対向する部分にアルミニウム等の金属反射ｉｌｌを設
けている。 キャリア注入領域３とポテンシャル障壁領域２の部分の
単結晶Ｓｔ基板／光電変換領域１／エピタキシャルＳｉ
層２４／絶縁膜９／金属反射膜１１の多層構造で光学的
共振状態を生み出し、センサの使用波長帯域における中
心波長の赤外光で生ずる定在波の腹がちょうど光電変換
領域１の部分にくるように、エピタキシャルＳｉ層２４
と絶縁膜９の厚さを最適設計している。金属反射膜１１
の形成と同時金属配線１０及び第２金属配線２７も形成
する。金属配線１０は絶縁膜９に開けた穴を通して光電
変換領域１の信号電荷抽出部及び第２導電形高濃度不純
物領域７と接触・合金化しており、第２金属配線２７は
絶縁膜９に開けた穴を通して第１導電形高濃度不純物領
域２６と接触・合金化している。 この実施例では金属反射膜１１と第２金属配線２７とが
分離されていないが、これは金属反射膜１１の端と絶縁
膜９の穴とが接近しているためであり、それらの間の距
離を拡げて金属反射膜１１と第２金属配線２７とを分離
しても差し支えない、センナの表面側最外部はＣＶＤ法
等で形成した保護膜１２で覆っている。 本実施例においては、キャリア注入領域３と第２キヤリ
ア注入領域２３（第２金属配線２７）を接地し、光電変
換領域１の信号電荷を検出する。 この例では、第１導電形高濃度不純物領域２６と第２金
属配線２７を設けて第２キヤリア注入領域２３のアース
を取っているが、第１導電形高濃度不純物領域２６と第
２金属配線２７とが無く、キャリア注入領域３と第２キ
ヤリア注入領域２３とが直接繋がっている構造のものも
製造可能である。 本実施例の赤外線センサは、別の半導体材料を素材とし
て製造できるが、その場合熱酸化膜を利用できないこと
が多く、通常式わりにＣＶＤ法等で形成した絶縁膜を用
いる。また、固体イメージセンサの受光部に第３実施例
あるいは他の半導体材料から成る同構造の赤外線センサ
を対応することも可能である。 なお、これら３つの実施例は全て裏面照射型であったが
、これらを表面照射型の構造に替えるには基板裏面の反
射防止膜１３及び表面側の金属反射膜１１を除去すれば
よく、この場合表面の絶縁膜９及び保護膜１２が反射防
止膜の役割りも果たす。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の赤外線センサは、シヨ・
多トキ障壁型赤外線センサと光電変換機構が類似し、そ
の応用分野に互換性があると共に、ショットキ障壁型赤
外線センサと比較して°次のような利点がある。 （１）光電変換領域におけるホットホールやホット電子
の寿命を長くできる。 （２〉ホットホールあるいはホット電子が通過すべき接
合界面の特性を良好にできる。 （３）センサの遮断波長を任意に設定することができる （４）赤外光の有効利用ができる。 従って、ショットキ障壁型赤外線センサを用いた装置等
においてショットキ障壁型赤外線センサを本発明の赤外
線センサに置換することにより、その装置等を高性能化
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線センサの第１の実施例の縦断面
図、第２図及び第３図は本発明の第２の実施例を含む２
次元ＣＣＤイメージセンサの単位画素の縦断面図および
その模式的回路図、第４図は本発明の第３の実施例の縦
断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は本実施例で第１導電形
をｐ形。 第２導電形をｎ形とする場合の零バイアス時およびバイ
アス印加時のエネルギ帯構造図、第６図（ａ）、（ｂ）
は第５図と同様に第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形
とする場合の零バイアス時およびバイアス印加時のエネ
ルギ帯構造図、第７図は従来のショットキ障壁型赤外線
センサの一例の縦断面図、第８図（ａ）、（ｂ）は第７
図のショットキ障壁型赤外線センサのｐ形半導体ショッ
トキ接触の場合およびｎ形半導体ショットキ接触の場合
のエネルギ帯構造図である。 １・・・光電変換領域、２・・・ポテンシャル障壁領域
、３・・・キャリア注入領域、４・・・理路機構、５・
・・第１導電形単結晶Ｓｉ基板、６・・・第２導電形ガ
ードリング、７・・・第２導電形高濃度不純物領域、８
・・・熱酸化膜（Ｓｉ０２）　、９・・・ＣＶＤ法等に
よる絶縁膜、１０・・・金属配線、１１・・・金属反射
膜、１２・・・保護膜、１３・・・反射防止膜、１４・
・・赤外光、１５・・・シリサイド膜、１６・・・第１
導電形チャネル阻止領域、１７・・・赤外線センサ、１
８・・・トランスファゲート、１９・・・垂直ＣＣＤ、
２０　＝−、水平ＣＣＤ、２１・・・出力部、２２・・
・第２ポテンシヤル障壁領域、２３・・・第２キヤリア
注入領域、２４・・・エピタキシャルＳｉ層、２５・・
・第２導電形第２ガードリング、２６・・、第１導電形
高濃度不純物領域、２７・・・第２金属配線、４２・・
・ｐ形単結晶Ｓｉ基板、４３・・・ＰｔＳｉ膜、４４・
・・ｎ形ガードリング、４５・・・ｎ形高濃度不純物領
域、４６・・・金属、４８・・・第２導電形領域、４９
・・・ポリＳｉ電極、５２・・・絶縁物、５４・・・ｎ
形半導体、５５・・・ｎ形半導体、Ａ・・・価電子帯、
Ｂ・・・禁制帯、Ｃ・・・伝導帯、Ｄ・・・電子、Ｆ・
・・ホット電子、Ｇ・・・ホットホール、Ｈ・・・空準
位、Ｋ・・・バイアス。 茅　Ｊｌｌ！Ｉ 第　４　″ｆｇＪ 茅　５　図 是　６　閉 茅　３　Ｍ 昭和　　年　　月　　日 ５″′″′ＫＷ　Ｎｕ　　　　　　　　　逮１、事件の
表示　　昭和６２年　特許願　第７３２４Ｑ号２、発明
の名称 赤外線センサ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　出　頭　人 東京都港区芝五丁目３３番１号 ＜４２３）日本電気株式会社 代表者　　関　本　忠　弘 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 図面の簡単な説明の欄 図面 ６、補正の内容 （１１，明細書第１Ｏ頁第５行目にある「また、Ｊを削
除する。 （２）、明細書第１２頁第１６行目の「・・・障壁は、
」と［センサの遮断波長を・・・」との間に「金属と半
導体の組合わせでほとんど決定してしまうので、」を挿
入する。 （３）、明細書第１６頁第１３行目にある「価電子帯端
ＥＶに存在し、」とあるのを「価電子帯端Ｅｖ近傍に存
在し、」と補正する。 （４）、明ＨＩＭ第２８頁第２０行目にある「この際、
」を削除する。 （５（、明細書第２９頁第１行目から第２行目にかけて
「直接接する部分となると」とあるのを［直接接する部
分が生じると」と補正する。 （６）、明細書第３０頁第２０行目から第３丁頁第１行
目にかけて「・・・信号電荷抽出部から成り立っており
、センサの表面側最外部は・・・」とあるのを「・・・
信号電荷抽出部から成り立っている。 センサの表面側最外部は・・・Ｊと補正する。 （７）、明細書第３１頁第５行目に「形成する部分熱酸
化膜」とあるのを「形成する部分の熱酸化膜」と補正す
る。 （８）、明細書第３６頁第６行目に「模式的回路図」と
あるのを「全体構成図」と補正する。 （９）、明細書第３６頁第１７行目から第１９行目にあ
る「単結晶Ｓｉ基板５を第１実施例同様第１導電形とす
ると、」を削除する。 （１０）、明細書第４３頁第１行目に「同時金属配線Ｉ
ＤＪとあるのを［同時に金属配線１０」と補正する。 ＜１１＞、明細書第４４頁第１０行目に「対応するＪと
あるのを「用いる」と補正する。 ＜１２＞、明細書第４５頁第１９行目に「模式的回路図
」とあるのを「全体構成図」と補正する。 （１３）、本願添付図面の第３図を別紙図面のようχ３
　図 手続補正書（自発） １、事件の表示　　昭和６２年　特許類　第　７３２４
０号２、発明の名称 赤外線センサ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　　出願人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３）　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 （連絡先　日本電気株式会社特許部） ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 （３）明細書の図面の簡単な説明の欄

【図面の簡単な説明】

６、補正の内容 （１）明細書を別紙訂正明細書のとおり補正する。備丑
０キ象＆−＝、諮紋した事項基外丙容に変異卓−輌（２
）本願添付図面第２図、第４図、第５図（ａ）、　（ｂ
）、第６図（ａ）、第７図、第８図（ａ）、（ｂ）を別
紙図面のように補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１導電形の縮退半導体から成る光電変換領域と；こ
   の光電変換領域からホットホールあるいはホット電子が
   注入され第１導電形の非縮退半導体から成るキャリア注
   入領域と；これら光電変換領域とキャリア注入領域との
   間に存在し、不純物濃度がこのキャリア注入領域より低
   い第１導電形半導体、真性半導体、あるいは少なくとも
   動作条件下で前記光電変換領域との接合界面から伸びる
   空乏層と、前記キャリア注入領域との接合界面から伸び
   る空乏層とによつて完全空乏化状態となる不純物濃度及
   び厚さを有する第２導電形半導体から成るポテンシャル
   障壁領域と；これら光電変換領域とポテンシャル障壁領
   域とを電気的に接続する短絡機構とを有し、これら光電
   変換領域とポテンシャル障壁領域とキャリア注入領域と
   がホモ接合構造を構成することを特徴とする赤外線セン
   サ。