JP2001215152A - Infrared solid-state imaging element - Google Patents

Infrared solid-state imaging element

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JP2001215152A
JP2001215152A JP2000026227A JP2000026227A JP2001215152A JP 2001215152 A JP2001215152 A JP 2001215152A JP 2000026227 A JP2000026227 A JP 2000026227A JP 2000026227 A JP2000026227 A JP 2000026227A JP 2001215152 A JP2001215152 A JP 2001215152A
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JP
Japan
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pixel
state imaging
imaging device
infrared
temperature
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JP2000026227A
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Japanese (ja)
Inventor
Junji Nakanishi
淳治 中西
Tomohiro Ishikawa
智広 石川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared solid-state imaging element in which the temperature rise of a diode due to self-heating at a time when a current is made to flow to a pixel is compensated, and in which the temperature change of the pixel and that of a readout circuit due to a change in a substrate temperature are compensated. SOLUTION: The infrared solid-state imaging element is provided with effective pixels 24 wherein first absorption parts 106 which comprise first hollow structures 102, 103 formed on a semiconductor substrate 1 via a gap 104 and which absorb infrared rays emitted from a subject are formed and first detection parts 110 which are formed in the first hollow structures 102, 103, whose temperature is raised on the basis of heat by the infrared rays absorbed by the first absorption parts 106, and in which first detection parts 110 used to generate a detection signal according to the temperature are installed are formed. The imaging element is provided with reference pixels 25 which comprise second hollow structures 2, 3 formed on the semiconductor substrate 1 via a gap 4, which are formed in the second hollow structures 2, 3, whose temperature is raised when infrared rays by the effective pixels 24 are detected, and in which second detection parts 10 used to generate a reference signal according to the temperature, are formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、熱型検出器を用
いた赤外線固体撮像素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared solid-state imaging device using a thermal detector.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のシリコン(Si)LSI技術の進
歩にともない、半導体基板上に多数の光検出器をアレイ
状に配置し、同一基板上に信号電荷の読み出し回路や出
力アンプ等を形成した固体撮像素子が多数開発されてい
る。このうち光検出器として赤外線検出器を用いた赤外
線固体撮像素子は、赤外線レンズ、駆動回路、信号処理
回路などと組み合わせて赤外線カメラとして実用化され
ており、防犯、報道、計測、リモートセンシングなどの
様々な分野で利用されている。赤外線検出器は、その光
検出機構によって量子型検出器と熱型検出器とに大別さ
れる。量子型検出器としては、バンド間遷移を利用する
化合物半導体系の検出器や、金属/半導体接合からなる
ショットキーダイオード等が利用され、熱型検出器に比
べて感度が高く、応答速度が早いといった長所がある。
ただし、これらの量子型検出器は動作温度が−200℃
程度と極めて低温なため、撮像には素子冷却が必要であ
り、撮像装置が大型かつ高価になる。一方、熱型検出器
は素子冷却が不要なため、装置の小型化、低価格化に適
しており、シリコンマイクロマシーニング技術の進歩と
ともに、急速に開発が進められるようになってきた。
2. Description of the Related Art Along with recent advances in silicon (Si) LSI technology, a large number of photodetectors are arranged in an array on a semiconductor substrate, and a signal charge readout circuit and an output amplifier are formed on the same substrate. Many solid-state imaging devices have been developed. Among these, infrared solid-state imaging devices using infrared detectors as photodetectors have been put into practical use as infrared cameras in combination with infrared lenses, drive circuits, signal processing circuits, etc., and are used for security, news, measurement, remote sensing, etc. It is used in various fields. Infrared detectors are roughly classified into quantum detectors and thermal detectors according to their light detection mechanisms. As the quantum detector, a compound semiconductor detector utilizing inter-band transition, a Schottky diode composed of a metal / semiconductor junction, or the like is used. The sensitivity is higher and the response speed is faster than that of a thermal detector. There are advantages.
However, these quantum detectors have an operating temperature of -200 ° C.
Since the temperature is extremely low, it is necessary to cool the element for imaging, and the imaging apparatus becomes large and expensive. On the other hand, thermal detectors do not require element cooling, so they are suitable for miniaturization and cost reduction of devices, and their development has rapidly progressed with the advancement of silicon micromachining technology.

【0003】熱型検出器は、半導体基板上方に基板と熱
的に分離された中空構造体を形成し、被写体が放出する
赤外線を受けたときの中空構造体の温度変化を検知する
ものである。その温度変化を検知する手段としては、中
空構造体上にボロメータを形成して抵抗変化を検知する
ボロメータ方式や、中空構造体上にPN接合ダイオード
を形成して、順方向電流を流したときの電圧変化を検知
するダイオード方式等が提案されている。
The thermal detector forms a hollow structure thermally separated from a substrate above a semiconductor substrate, and detects a temperature change of the hollow structure when receiving an infrared ray emitted from a subject. . As means for detecting the temperature change, there is a bolometer system for detecting a resistance change by forming a bolometer on the hollow structure, or a PN junction diode is formed on the hollow structure to allow a forward current to flow. A diode method or the like for detecting a voltage change has been proposed.

【0004】図11は、半導体基板としてSOI基板を
用いたダイオード方式の熱型検出器の従来の構造を示す
画素断面図である。図11において、101はSOI基
板のバルクSi、102aおよび102bはSOI基板
のボックス酸化膜、103はSOI基板の酸化膜上シリ
コン薄膜である。ボックス酸化膜102bの下方にはシ
リコンマイクロマシーニング技術を用いて、空隙104
が形成されており、ボックス酸化膜102bとシリコン
薄膜103とが中空構造となって下地のバルクSi10
1と熱的に分離されている。ここで、105は空隙10
4を形成するためのエッチング孔であり、エッチング孔
105を通して下地のバルクSi101の一部が除去さ
れる。また、ここでは図示していないが、シリコン薄膜
103にはPN接合ダイオードが形成されている。ま
た、106は赤外線の吸収効率を上げるために設けられ
た吸収傘、107は吸収傘106の傘支柱部である。
FIG. 11 is a sectional view of a pixel showing a conventional structure of a diode type thermal detector using an SOI substrate as a semiconductor substrate. In FIG. 11, 101 is bulk Si of the SOI substrate, 102a and 102b are box oxide films of the SOI substrate, and 103 is a silicon thin film on the oxide film of the SOI substrate. The space 104 is formed below the box oxide film 102b by using silicon micromachining technology.
Is formed, and the box oxide film 102b and the silicon thin film 103 have a hollow structure so that the underlying bulk Si 10
1 and thermally separated. Here, 105 is the gap 10
4, and a part of the underlying bulk Si 101 is removed through the etching hole 105. Although not shown here, a PN junction diode is formed on the silicon thin film 103. Reference numeral 106 denotes an absorbing umbrella provided to increase the infrared absorption efficiency, and 107 denotes an umbrella support of the absorbing umbrella 106.

【0005】また、図12は、図11に示した従来の熱
型検出器の画素平面図である。図12において、108
はボックス酸化膜102bとシリコン薄膜103からな
る中空構造体、109は中空構造体108を支持するた
めのボックス酸化膜102aからなる支持脚、110は
中空構造体108のシリコン薄膜103中に形成されて
複数個が直列接続されたPN接合ダイオード、111は
PN接合ダイオード110を電気的に接続するための薄
膜配線、112は薄膜配線111を信号線(図示せず)
と電気的に接続するためのコンタクトである。また、1
13は中空構造体108の上方に形成される吸収傘10
6の領域を示すものであり、114は吸収傘106が中
空構造体108と接する傘支柱部107の領域を示すも
のである。また、115は1画素の境界を模式的に示す
ものである。
FIG. 12 is a plan view of a pixel of the conventional thermal detector shown in FIG. In FIG.
Is a hollow structure composed of the box oxide film 102b and the silicon thin film 103, 109 is a supporting leg composed of the box oxide film 102a for supporting the hollow structure 108, and 110 is formed in the silicon thin film 103 of the hollow structure 108. A plurality of PN junction diodes connected in series, 111 is a thin film wiring for electrically connecting the PN junction diode 110, and 112 is a thin film wiring 111 for a signal line (not shown).
This is a contact for making an electrical connection with the device. Also, 1
13 is an absorbing umbrella 10 formed above the hollow structure 108
6 denotes an area, and 114 denotes an area of the umbrella support 107 where the absorbing umbrella 106 contacts the hollow structure 108. Reference numeral 115 schematically shows a boundary of one pixel.

【0006】次に、図11および図12を用いて、従来
の熱型検出器での赤外線検出動作について説明する。被
写体から放出された赤外線が画素に入射すると、吸収傘
106で赤外線が吸収されて吸収傘106の温度が上昇
し、傘支柱部107を介して熱が伝えられて、中空構造
体108の温度が上昇する。このとき、中空構造体10
8上に形成されたダイオード110に一定の順方向電流
を流すと、ダイオード110の両端に生じる電位差は温
度に依存するため、その電圧変化を検知することによっ
て赤外線を検出できる。なお、温度変化によるダイオー
ド1個あたりの電圧変化は微小なため、図12の従来例
では複数個を直列接続することにより感度向上が図られ
ている。
Next, an infrared detecting operation in a conventional thermal detector will be described with reference to FIGS. When the infrared rays emitted from the subject enter the pixels, the infrared rays are absorbed by the absorbing umbrella 106, the temperature of the absorbing umbrella 106 rises, and heat is transmitted through the umbrella support 107, and the temperature of the hollow structure 108 is reduced. To rise. At this time, the hollow structure 10
When a constant forward current is applied to the diode 110 formed on the diode 8, the potential difference generated between both ends of the diode 110 depends on the temperature. Therefore, infrared rays can be detected by detecting a change in the voltage. Since a voltage change per diode due to a temperature change is minute, the sensitivity is improved by connecting a plurality of diodes in series in the conventional example of FIG.

【0007】以上の赤外線検出動作において、吸収傘1
06で吸収される赤外線エネルギ−をΔP、ダイオード
110の温度をTd、下地のバルクSi101の温度を
Ts、支持脚109の熱コンダクタンスをGtとする
と、熱平衡状態においては、吸収される赤外線エネルギ
ーと支持脚からバルクSi101への放熱量とが等しく
なるため次式が成立する。 ΔP=Gt(Td−Ts) (式1) すなわち、ダイオード温度は検出器に入射する赤外線エ
ネルギ−と下地のバルクSi101の温度によって決ま
る。ところが、バルクSi101の温度は周囲温度や素
子駆動時の自己発熱等の影響で変動するため、高感度で
赤外線検出を行うためには、何らかの方法でバルクSi
の温度変動を補償する必要がある。その方法としては、
バルクSi101の温度情報を出力するリファレンス画
素を同一基板上に形成し、赤外線検知用の画素(以下、
有効画素と称す)とリファレンス画素の2つの出力の差
を画素出力とする方法が提案されている。
In the above infrared detecting operation, the absorbing umbrella 1
Assuming that the infrared energy absorbed at 06 is ΔP, the temperature of the diode 110 is Td, the temperature of the underlying bulk Si 101 is Ts, and the thermal conductance of the support leg 109 is Gt, the infrared energy absorbed and the support Since the amount of heat released from the legs to the bulk Si 101 becomes equal, the following equation is established. ΔP = Gt (Td−Ts) (Equation 1) That is, the diode temperature is determined by the infrared energy incident on the detector and the temperature of the underlying bulk Si 101. However, since the temperature of the bulk Si 101 fluctuates due to the influence of ambient temperature, self-heating during element driving, and the like, in order to perform infrared detection with high sensitivity, the bulk Si 101 needs some method.
It is necessary to compensate for the temperature fluctuation. As a method,
A reference pixel for outputting temperature information of the bulk Si 101 is formed on the same substrate, and a pixel for detecting infrared rays (hereinafter, referred to as a pixel).
A method has been proposed in which a difference between two outputs of a valid pixel and a reference pixel is used as a pixel output.

【0008】図13は、基板温度補償を行うための従来
のリファレンス画素を示す画素断面図である。図13に
おいて、116はSOI基板のバルクSi、117はS
OI基板のボックス酸化膜、118はSOI基板の酸化
膜上シリコン薄膜で、シリコン薄膜118にダイオード
が形成されている。また、119は吸収傘、120は吸
収傘119の傘支柱部である。図11に示した有効画素
の場合と異なり、図13のリファレンス画素では、シリ
コン薄膜118の下部に空隙がなく中空構造となってい
ない。そのため、赤外線入射の有無によらず、ダイオー
ド温度は常にバルクSi116の温度と等しくなる。
FIG. 13 is a sectional view showing a conventional reference pixel for performing substrate temperature compensation. In FIG. 13, reference numeral 116 denotes bulk Si of the SOI substrate, 117 denotes S
The box oxide film on the OI substrate, 118 is a silicon thin film on the oxide film on the SOI substrate, and a diode is formed on the silicon thin film 118. Reference numeral 119 denotes an absorbing umbrella, and 120 denotes an umbrella support of the absorbing umbrella 119. Unlike the case of the effective pixel shown in FIG. 11, the reference pixel of FIG. 13 does not have a void under the silicon thin film 118 and does not have a hollow structure. Therefore, the diode temperature is always equal to the temperature of the bulk Si 116 irrespective of the presence / absence of infrared rays.

【0009】図14は、有効画素とリファレンス画素と
を用いて基板温度補償を行う従来の赤外線固体撮像素子
の構成を示すブロック図である。図14において、12
1は2次元アレイ状に配置された有効画素、122は有
効画素アレイの各列ごとに設けられたリファレンス画
素、123aおよび123bは有効画素121およびリ
ファレンス画素122に電圧を印加するための電源配
線、124aおよび124bは有効画素121およびリ
ファレンス画素122に接続された垂直信号線、125
aおよび125bは有効画素121およびリファレンス
画素122に一定電流を流すための定電流源、126は
差動増幅回路、127は積分回路、128は垂直走査回
路、129は水平走査回路、130は水平選択MOSト
ランジスタ、131は水平信号線、132は出力アンプ
である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional infrared solid-state imaging device which performs substrate temperature compensation using an effective pixel and a reference pixel. In FIG. 14, 12
1 is an effective pixel arranged in a two-dimensional array, 122 is a reference pixel provided for each column of the effective pixel array, 123a and 123b are power supply lines for applying a voltage to the effective pixel 121 and the reference pixel 122, 124a and 124b are vertical signal lines connected to the effective pixel 121 and the reference pixel 122;
Reference numerals a and 125b denote constant current sources for supplying a constant current to the effective pixel 121 and the reference pixel 122; 126, a differential amplifier circuit; 127, an integration circuit; 128, a vertical scanning circuit; 129, a horizontal scanning circuit; MOS transistors, 131 is a horizontal signal line, and 132 is an output amplifier.

【0010】次に、図14を用いて、従来の赤外線固体
撮像素子の動作について説明する。まず、垂直走査回路
128により電源配線123aの1本が選択され、選択
行のダイオードに電圧Vが印加される。各ダイオードを
流れる電流は、定電流源125aによって一定値に制御
されている。このとき、赤外線入射によって決まるダイ
オード温度に応じて各ダイオードの両端に電位差Vdを
生じ、垂直信号線124aの電位はV−Vdとなる。一
方、リファレンス画素122にも電源配線123bを介
して電圧Vが印加され、定電流源125bによって有効
画素と同じ一定電流をリファレンス画素のダイオードに
流す。このとき、リファレンス画素のダイオード温度は
基板温度と等しいため、基板温度に応じてリファレンス
画素のダイオードの両端に電位差Vsを生じ、垂直信号
線124bの電位はV−Vsとなる。この2つの画素か
らの出力が、各列ごとに設けられた差動増幅回路126
および積分回路127によって差動増幅される。次に、
水平走査回路129によって1個の水平選択MOSトラ
ンジスタ130が選択されると、対応した画素の差動出
力が水平信号線131および出力アンプ132を介して
素子外部へと出力される。垂直走査回路128と水平走
査回路129を走査することにより、アレイ状に配置さ
れた各画素からの出力を時系列に読み出し、2次元の赤
外線画像を得る。
Next, the operation of the conventional infrared solid-state imaging device will be described with reference to FIG. First, one of the power supply lines 123a is selected by the vertical scanning circuit 128, and the voltage V is applied to the diode in the selected row. The current flowing through each diode is controlled to a constant value by a constant current source 125a. At this time, a potential difference Vd is generated between both ends of each diode according to the diode temperature determined by the incidence of infrared rays, and the potential of the vertical signal line 124a becomes V-Vd. On the other hand, the voltage V is also applied to the reference pixel 122 via the power supply line 123b, and the constant current source 125b allows the same constant current as the effective pixel to flow to the diode of the reference pixel. At this time, since the diode temperature of the reference pixel is equal to the substrate temperature, a potential difference Vs occurs between both ends of the diode of the reference pixel according to the substrate temperature, and the potential of the vertical signal line 124b becomes V-Vs. Outputs from the two pixels are output to a differential amplifier circuit 126 provided for each column.
And differentially amplified by the integrating circuit 127. next,
When one horizontal selection MOS transistor 130 is selected by the horizontal scanning circuit 129, the differential output of the corresponding pixel is output to the outside of the element via the horizontal signal line 131 and the output amplifier 132. By scanning the vertical scanning circuit 128 and the horizontal scanning circuit 129, the output from each pixel arranged in an array is read out in time series to obtain a two-dimensional infrared image.

【0011】図15は、図14に示した従来の赤外線固
体撮像素子において各列ごとに設けられた読み出し回路
の構成の一例を示すブロック図である。図15におい
て、133aおよび133bは入力MOSトランジス
タ、134は定電流MOSトランジスタで、点線126
で囲まれた部分が図14における差動増幅回路126に
相当する。135は積分容量、136は積分容量135
のリセットトランジスタ、137は積分制御MOSトラ
ンジスタ、138はサンプルホールド回路(S/H)
で、点線127で囲まれた部分が図14における積分回
路127に相当する。130は水平選択MOSトランジ
スタ、131は水平信号線、132は出力アンプであ
る。なお、図15におけるその他の符号は、図14で示
したものと同一である。
FIG. 15 is a block diagram showing an example of the configuration of a readout circuit provided for each column in the conventional infrared solid-state imaging device shown in FIG. In FIG. 15, 133a and 133b are input MOS transistors, 134 is a constant current MOS transistor,
A portion surrounded by a circle corresponds to the differential amplifier circuit 126 in FIG. 135 is the integral capacity, 136 is the integral capacity 135
Reset transistor, 137 is an integration control MOS transistor, and 138 is a sample and hold circuit (S / H)
The portion surrounded by a dotted line 127 corresponds to the integrating circuit 127 in FIG. 130 is a horizontal selection MOS transistor, 131 is a horizontal signal line, and 132 is an output amplifier. The other reference numerals in FIG. 15 are the same as those shown in FIG.

【0012】次に、図15を用いて、従来の赤外線固体
撮像素子における各列ごとの読み出し動作について説明
する。まず、積分制御MOSトランジスタ137がOF
Fの状態でリセットトランジスタ136をONとして、
積分容量135の電位を電位Vrにリセットする。次
に、垂直走査によって有効画素121が選択されダイオ
ードに定電流が流れると、入力MOSトランジスタ13
3aのゲート電位がV−Vdになる。一方、リファレン
ス画素122に同じ定電流が流れると、入力MOSトラ
ンジスタ133bのゲート電位がV−Vsになる。この
状態で積分制御MOSトランジスタ137をONとする
と、積分容量135から入力MOSトランジスタ133
aに放電電流が流れ、その電流値Iは、 I=α(Vs−Vd)+Ic/2 (式2) で与えられる。ここで、αは差動増幅回路を構成するト
ランジスタで決まる増幅率、Icは定電流MOSトラン
ジスタ134を流れる定電流である。次に、一定の積分
時間tの経過後に積分制御トランジスタ137をOFF
とすると、放電によって積分容量135の電位Vcは低
下し、 Vc=Vr−I×t/C (式3) となる。次に、サンプルホールド回路138によって各
列ごとの積分容量135の電位をサンプリングした後、
水平走査によって水平選択MOSトランジスタ130が
順次ONとなると、サンプルホールド回路138の出力
が出力アンプ132を介して外部へと読み出される。以
上の読み出し動作によって得られる画素出力は、有効画
素121とリファレンス画素122との差動出力となっ
ているため、基板温度変動の影響が相殺される。
Next, a reading operation for each column in the conventional infrared solid-state imaging device will be described with reference to FIG. First, the integration control MOS transistor 137 is turned off.
In the state of F, the reset transistor 136 is turned on,
The potential of the integration capacitor 135 is reset to the potential Vr. Next, when the effective pixel 121 is selected by vertical scanning and a constant current flows through the diode, the input MOS transistor 13
The gate potential of 3a becomes V-Vd. On the other hand, when the same constant current flows through the reference pixel 122, the gate potential of the input MOS transistor 133b becomes V-Vs. When the integration control MOS transistor 137 is turned on in this state, the input MOS transistor 133 is output from the integration capacitor 135.
A discharge current flows through a, and the current value I is given by I = α (Vs−Vd) + Ic / 2 (Equation 2). Here, α is an amplification factor determined by a transistor constituting the differential amplifier circuit, and Ic is a constant current flowing through the constant current MOS transistor 134. Next, the integration control transistor 137 is turned off after a certain integration time t has elapsed.
Then, the discharge causes the potential Vc of the integration capacitor 135 to decrease, and Vc = Vr−I × t / C (Equation 3). Next, after sampling the potential of the integration capacitor 135 for each column by the sample and hold circuit 138,
When the horizontal selection MOS transistors 130 are sequentially turned on by horizontal scanning, the output of the sample and hold circuit 138 is read out to the outside via the output amplifier 132. Since the pixel output obtained by the above read operation is a differential output between the effective pixel 121 and the reference pixel 122, the influence of the substrate temperature fluctuation is canceled.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外線固体撮像素子では以下のような問題があった。ま
ず第1に、ダイオードに定電流Idを流す場合、ダイオ
ードの順方向抵抗をRdとすると、Id^2×Rdのジ
ュール熱が発生する。有効画素は中空断熱構造としてい
るため、赤外線入射とは無関係に、この自己発熱により
ダイオード温度が上昇する。一方。従来のリファレンス
画素は断熱構造となっていないため、発生したジュール
熱はバルクSiへと逃げ、ダイオード温度は上昇しな
い。そのため、従来の赤外線固体撮像素子では、基板温
度の変動は相殺できるものの、自己発熱によるダイオー
ド温度差は補償されないという問題点があった。素子の
高感度化のためには、積分時間(すなわち、ダイオード
への通電時間)を長くして読み出しノイズ低減を図る必
要があるが、通電時間を長くするほど有効画素での自己
発熱による温度上昇が顕著になり、この問題がますます
拡大する。また、従来の赤外線固体撮像素子では、基板
温度変動に対する検出器への補償はなされているが、差
動アンプ等の読み出し回路についての補償はなされてい
ない。このため、基板温度が変動すると回路を構成する
トランジスタの閾値電圧等の特性が変化し、素子出力の
温度ドリフトといった問題が発生する。その対策とし
て、ペルチェ素子等を用いて基板温度を一定に保つとい
った方法もあるが、装置の大型化や消費電力増大、コス
ト高等の問題が生じる。
However, the conventional infrared solid-state imaging device has the following problems. First, when a constant current Id is passed through a diode, Joule heat of Id ^ 2 × Rd is generated when the forward resistance of the diode is Rd. Since the effective pixels have a hollow heat insulating structure, the temperature of the diode increases due to the self-heating regardless of the incidence of infrared rays. on the other hand. Since the conventional reference pixel does not have a heat insulating structure, the generated Joule heat escapes to bulk Si, and the diode temperature does not rise. For this reason, in the conventional infrared solid-state imaging device, there is a problem that although the fluctuation of the substrate temperature can be offset, the diode temperature difference due to self-heating is not compensated. In order to increase the sensitivity of the device, it is necessary to reduce the readout noise by increasing the integration time (that is, the current supply time to the diode). However, the longer the current supply time, the higher the temperature of the effective pixel due to self-heating. Become more noticeable, and this problem is further exacerbated. Further, in the conventional infrared solid-state imaging device, the detector is compensated for the substrate temperature fluctuation, but the readout circuit such as the differential amplifier is not compensated. For this reason, when the substrate temperature fluctuates, characteristics such as the threshold voltage of the transistors constituting the circuit change, and a problem such as a temperature drift of the element output occurs. As a countermeasure, there is a method of using a Peltier element or the like to keep the substrate temperature constant. However, problems such as an increase in the size of the apparatus, an increase in power consumption, and an increase in cost arise.

【0014】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、画素に電流を流す際の自己
発熱によるダイオード温度上昇と、基板温度変動による
画素および読み出し回路の温度変動を補償する赤外線固
体撮像素子を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to prevent a diode temperature rise due to self-heating when a current flows through a pixel and a temperature fluctuation of a pixel and a readout circuit due to a substrate temperature fluctuation. It is an object to obtain an infrared solid-state imaging device to be compensated.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線固
体撮像素子は、半導体基板上に空隙を介して設けられた
第1の中空構造体を有し、被写体から放出された赤外線
を吸収する第1の吸収部と、第1の中空構造体に設けら
れ、第1の吸収部で吸収された赤外線による熱に基づい
て温度上昇し、該温度に応じた検知信号を生成する第1
の検知部とが設けられた有効画素と、半導体基板上に空
隙を介して設けられた第2の中空構造体を有し、第2の
中空構造体に設けられ、有効画素による赤外線の検知時
に温度上昇し、該温度に応じたリファレンス信号を生成
する第2の検知部が設けられたリファレンス画素とを備
えたものである。また、有効画素は、第1の中空構造体
を支持する第1の支持脚を備え、リファレンス画素は、
第2の中空構造体を支持する第2の支持脚を備えたもの
である。また、リファレンス画素は、第2の中空構造体
を覆う第1の遮蔽膜と、第1の遮蔽膜を支持する支柱部
とを備えたものである。また、第2の中空構造体の面積
は、第1の中空構造体の面積よりも大きい。また、第2
の支持脚は、第1の支持脚よりも短い。また、リファレ
ンス画素の熱コンダクタンスは、有効画素の熱コンダク
タンスよりも大きい。また、リファレンス画素は、赤外
線を吸収するために、第2の検知部に接続された第2の
吸収部を備えたものである。また、リファレンス画素
は、第2の中空構造体を覆う第2の遮蔽膜を備えたもの
である。また、赤外線の検知時に、有効画素およびリフ
ァレンス画素は、それぞれ定電流が供給される。また、
赤外線の検知開始後の所定時間において、第1の検知部
の温度は所定の温度上昇分で上昇し、リファレンス画素
の温度もまた所定の温度上昇分で上昇する。また、第1
の検出部および第2の検出部はそれぞれダイオードであ
る。また、第1の検知部からの検知信号と第2の検知部
からのリファレンス信号とを受け取り、該両信号の差動
出力を生成する読み出し回路を備えたものである。ま
た、有効画素はマトリックス状に配置され、リファレン
ス画素は有効画素の各列毎に設けられ、第1の検知部か
ら読み出し回路への信号線が、リファレンス画素間に配
置されている。また、リファレンス画素はスタガ配列で
配置されている。また、リファレンス画素と同じ構成の
ダミー画素と、リファレンス信号とダミー画素からの信
号とに基づき、半導体基板の温度変動を検知して、読み
出し回路の出力オフセット変動を補償する補償回路とを
備えたものである。
An infrared solid-state imaging device according to the present invention has a first hollow structure provided on a semiconductor substrate through a gap, and absorbs infrared light emitted from a subject. A first absorption unit provided in the first hollow structure, the temperature rising based on the heat of the infrared light absorbed by the first absorption unit, and generating a detection signal corresponding to the temperature.
And an effective pixel provided with a detection unit, and a second hollow structure provided on the semiconductor substrate via a gap, provided in the second hollow structure, when detecting infrared rays by the effective pixel A reference pixel provided with a second detection unit for raising the temperature and generating a reference signal corresponding to the temperature. Further, the effective pixel includes a first support leg that supports the first hollow structure, and the reference pixel includes:
It has a second support leg for supporting the second hollow structure. In addition, the reference pixel includes a first shielding film that covers the second hollow structure, and a support that supports the first shielding film. The area of the second hollow structure is larger than the area of the first hollow structure. Also, the second
Is shorter than the first support leg. Further, the thermal conductance of the reference pixel is larger than the thermal conductance of the effective pixel. Further, the reference pixel has a second absorption unit connected to the second detection unit for absorbing infrared rays. Further, the reference pixel includes a second shielding film that covers the second hollow structure. Further, at the time of detecting infrared rays, a constant current is supplied to each of the effective pixel and the reference pixel. Also,
At a predetermined time after the start of infrared detection, the temperature of the first detection unit rises by a predetermined temperature rise, and the temperature of the reference pixel also rises by a predetermined temperature rise. Also, the first
And the second detector are diodes. In addition, a read circuit that receives a detection signal from the first detection unit and a reference signal from the second detection unit and generates a differential output of the two signals is provided. The effective pixels are arranged in a matrix, the reference pixels are provided for each column of the effective pixels, and a signal line from the first detection unit to the readout circuit is arranged between the reference pixels. The reference pixels are arranged in a staggered arrangement. Also, a dummy pixel having the same configuration as the reference pixel, and a compensation circuit for detecting a temperature variation of the semiconductor substrate based on the reference signal and a signal from the dummy pixel and compensating for an output offset variation of the readout circuit. It is.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1について図面に基づいて説明する。図1
は、この発明の実施の形態1の赤外線固体撮像素子のリ
ファレンス画素の構成を示した画素断面図である。図1
において、1はSOI基板のバルクSi、2aおよび2
bはSOI基板のボックス酸化膜、3はSOI基板の酸
化膜上シリコン薄膜である。ボックス酸化膜2bの下方
にはシリコンマイクロマシーニング技術を用いて、空隙
4が形成されており、ボックス酸化膜2bとシリコン薄
膜3とが中空構造となって下地のバルクSi1と熱的に
分離されている。5は空隙4を形成するためのエッチン
グ孔であり、エッチング孔5を通して下地のバルクSi
1の一部が除去される。また、ここでは図示していない
が、シリコン薄膜3にはPN接合ダイオードが形成され
ている。6は赤外線吸収膜からなる遮蔽膜、7は赤外線
遮蔽膜6を保持するための支柱部である。図1のリファ
レンス画素は、SOI基板を用いたダイオード方式の熱
型検出器を用いた赤外線固体撮像素子における構造であ
る。図1において、従来の有効画素の吸収傘とは異な
り、リファレンス画素では遮蔽膜6が中空構造部には接
続されず、画素周辺部において支柱部7によってバルク
Si1と熱的に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 2 is a pixel cross-sectional view showing a configuration of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
Wherein 1 is the bulk Si of the SOI substrate, 2a and 2
b is a box oxide film of the SOI substrate, and 3 is a silicon thin film on the oxide film of the SOI substrate. A void 4 is formed below the box oxide film 2b by using silicon micromachining technology, and the box oxide film 2b and the silicon thin film 3 have a hollow structure and are thermally separated from the underlying bulk Si1. ing. Reference numeral 5 denotes an etching hole for forming the void 4, and the underlying bulk Si is formed through the etching hole 5.
Part of 1 is removed. Although not shown here, a PN junction diode is formed on the silicon thin film 3. Reference numeral 6 denotes a shielding film made of an infrared absorbing film, and reference numeral 7 denotes a column for holding the infrared shielding film 6. The reference pixel in FIG. 1 has a structure in an infrared solid-state imaging device using a diode-type thermal detector using an SOI substrate. In FIG. 1, unlike the absorption umbrella of the conventional effective pixel, in the reference pixel, the shielding film 6 is not connected to the hollow structure portion, but is thermally connected to the bulk Si1 by the pillar portion 7 in the peripheral portion of the pixel.

【0017】図2は、図1のリファレンス画素の平面構
造を示す画素平面図である。図2において、8はボック
ス酸化膜2bとシリコン薄膜3からなる中空構造体、9
は中空構造体8を支持するためのボックス酸化膜2aか
らなる支持脚、10は中空構造体8のシリコン薄膜3中
に形成されて複数個が直列接続されたPN接合ダイオー
ド、11はPN接合ダイオード10を電気的に接続する
ための薄膜配線、12は薄膜配線11を信号線(図示せ
ず)と電気的に接続するためのコンタクトである。13
は中空構造体8の上方に形成される赤外線遮蔽膜6の領
域を示すものであり、斜線で示した領域14は支柱部7
である。15は1画素の境界を模式的に示すものであ
る。
FIG. 2 is a pixel plan view showing the plane structure of the reference pixel of FIG. In FIG. 2, reference numeral 8 denotes a hollow structure composed of the box oxide film 2b and the silicon thin film 3, 9
Is a supporting leg made of a box oxide film 2a for supporting the hollow structure 8, 10 is a PN junction diode formed in the silicon thin film 3 of the hollow structure 8 and a plurality of PN junction diodes are connected in series, and 11 is a PN junction diode. Reference numeral 10 denotes a thin film wiring for electrically connecting the thin film wiring, and 12 denotes a contact for electrically connecting the thin film wiring 11 to a signal line (not shown). 13
Indicates a region of the infrared shielding film 6 formed above the hollow structure 8, and a region 14 indicated by oblique lines indicates a column 7.
It is. Numeral 15 schematically shows a boundary of one pixel.

【0018】次に、図1および図2に示したリファレン
ス画素の動作を説明する。図3は、PN接合ダイオード
に一定電流を流す場合のダイオード温度の時間変化を示
した図である。図3は、有効画素と従来のリファレンス
画素とこの発明のリファレンス画素における各ダイオー
ド温度の時間変化を示している。図3において、この実
施の形態1に関しては、リファレンス画素温度(1)と
して示している。
Next, the operation of the reference pixel shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 3 is a diagram showing a time change of the diode temperature when a constant current flows through the PN junction diode. FIG. 3 shows a time change of each diode temperature in the effective pixel, the conventional reference pixel, and the reference pixel of the present invention. FIG. 3 shows the first embodiment as a reference pixel temperature (1).

【0019】まず、有効画素では、ダイオードに電流を
流す前には温度Tdの状態にある。このとき、基板温度
との差Td−Tsは、単位時間あたりに画素で吸収され
る赤外線エネルギΔPと支持脚の熱コンダクタンスGt
によって決まり、ΔP/Gtで与えられる。次に、通電
を開始すると自己発熱によってダイオード温度が上昇し
始める。通電直後のグラフの傾きはId^2×Rd/H
t(ただし、Ht:有効画素の熱容量)で与えられ、時
間経過とともにダイオード温度は指数関数的に飽和値T
s+(ΔP+Id^2×Rd)/Gtに近づいてゆく。
First, an effective pixel is at a temperature Td before a current flows through the diode. At this time, the difference Td−Ts from the substrate temperature is determined by the infrared energy ΔP absorbed by the pixel per unit time and the thermal conductance Gt of the supporting leg.
And is given by ΔP / Gt. Next, when energization is started, the diode temperature starts to rise due to self-heating. The gradient of the graph immediately after energization is Id ^ 2 × Rd / H
t (where Ht is the heat capacity of the effective pixel), and the diode temperature increases exponentially with the saturation value T over time.
s + (ΔP + Id ^ 2 × Rd) / Gt.

【0020】次に、従来の赤外線固体撮像素子のリファ
レンス画素では、ダイオードに電流を流す前後でダイオ
ード温度は不変であり、常に基板温度Tsである。この
ため、従来の赤外線固体撮像素子では、通電時間が長く
なるにつれて有効画素とリファレンス画素のダイオード
温度差が拡大する。
Next, in the reference pixel of the conventional infrared solid-state imaging device, the diode temperature does not change before and after the current flows through the diode, and is always the substrate temperature Ts. For this reason, in the conventional infrared solid-state imaging device, the diode temperature difference between the effective pixel and the reference pixel increases as the energization time increases.

【0021】一方、実施の形態1の赤外線固体撮像素子
のリファレンス画素では、電流を流す前のダイオード温
度はTsであるが、通電を開始すると自己発熱によって
ダイオード温度が上昇する。実施の形態1の赤外線固体
撮像素子では、有効画素とリファレンス画素の両方で自
己発熱による温度上昇が生じるため、両者の温度差が拡
大することが抑制され、その差動出力をとることによっ
て通電時の自己発熱の影響を低減することができる。リ
ファレンス画素は、遮蔽膜6により、赤外線入射による
温度上昇は生じない。
On the other hand, in the reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment, the diode temperature before current flow is Ts. However, when current starts to flow, the diode temperature rises due to self-heating. In the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment, the temperature rise due to self-heating occurs in both the effective pixel and the reference pixel, so that the temperature difference between the two is suppressed from increasing, and the differential output is obtained, so that the current can be reduced during power-on. Can reduce the influence of self-heating. The reference pixel does not cause a temperature rise due to the incidence of infrared rays due to the shielding film 6.

【0022】さらに、実施の形態1による赤外線固体撮
像素子は、有効画素において吸収傘として用いられる赤
外線吸収膜をリファレンス画素において遮蔽膜6として
利用するので、マスクパターンの変更のみで両者を同一
工程で形成することができる。
Further, the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment uses an infrared absorbing film used as an absorbing umbrella in an effective pixel as a shielding film 6 in a reference pixel. Can be formed.

【0023】図4は、この発明の実施の形態1の他の赤
外線固体撮像素子のリファレンス画素の平面構造を示す
画素平面図である。図4において、点線16で囲まれた
赤外線遮蔽膜の形状と斜線を施した17の領域で示され
る支柱部の形状とを有する点を除き、図2に示された構
成と同様である。図4において、図2に比べて、赤外線
遮蔽膜16を形成する領域が一部縮小され、上方から見
たときに、エッチング孔5の一部は赤外線遮蔽膜16に
よって被われていない。そのため、覆われていない部分
から入り込むエッチングガスにより、図2の構成に比べ
て、中空構造形成工程でのエッチング不良の発生が抑制
される。図4に示された構成においては、赤外線遮蔽膜
16の形状は任意であり、上方から見たときに少なくと
も中空構造部を被うような形状であれば良い。
FIG. 4 is a pixel plan view showing a planar structure of a reference pixel of another infrared solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the configuration is the same as that shown in FIG. 2 except that it has the shape of the infrared shielding film surrounded by the dotted line 16 and the shape of the column shown by the hatched region 17. In FIG. 4, the region where the infrared shielding film 16 is formed is partially reduced as compared with FIG. 2, and a part of the etching hole 5 is not covered by the infrared shielding film 16 when viewed from above. Therefore, the occurrence of etching failure in the hollow structure forming step is suppressed by the etching gas entering from the uncovered portion, as compared with the configuration in FIG. In the configuration shown in FIG. 4, the shape of the infrared shielding film 16 is arbitrary, and may be any shape as long as it covers at least the hollow structure when viewed from above.

【0024】実施の形態2.図5は、この発明の実施の
形態2の赤外線固体撮像素子のリファレンス画素の構造
を示す画素平面図である。リファレンス画素は、SOI
基板を用いたダイオード方式の熱型検出器を用いた赤外
線固体撮像素子における構成である。図5において、リ
ファレンス画素の中空構造体18の面積は、有効画素の
中空構造部の面積よりも拡大させている。その面積は、
面積を拡大したことによる中空構造部18の熱容量増加
分が、有効画素における吸収傘の熱容量と、ほぼ同程度
になるように設定する。他の符号は、図2で示されたも
のと同じである。
Embodiment 2 FIG. FIG. 5 is a pixel plan view showing a structure of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. Reference pixel is SOI
This is a configuration of an infrared solid-state imaging device using a diode-type thermal detector using a substrate. In FIG. 5, the area of the hollow structure 18 of the reference pixel is larger than the area of the hollow structure of the effective pixel. The area is
The heat capacity of the hollow structure 18 due to the increase in the area is set to be substantially the same as the heat capacity of the absorbing umbrella in the effective pixel. Other reference numerals are the same as those shown in FIG.

【0025】図5に示したリファレンス画素の動作につ
いて、図3を用いて説明する。図3では、リファレンス
画素温度(2)として示している。このリファレンス画
素に通電を開始すると、自己発熱によってダイオード温
度が上昇し始める。通電直後のグラフの傾きはId^2
×Rd/Ht’(ただし、Ht’:リファレンス画素の
熱容量)で与えられ、時間経過とともにダイオード温度
は指数関数的に飽和値に近づいてゆく。一方、有効画素
においても、通電を開始すると自己発熱によってダイオ
ード温度が上昇し始め、通電直後のグラフの傾きはId
^2×Rd/Htとなる。このとき、有効画素の熱容量
Htとリファレンス画素の熱容量Ht’とが同程度にな
るように設計すると、通電開始後の自己発熱による温度
上昇分は両者でほぼ等しく、2つの画素の差動出力をと
ることによって自己発熱の影響が相殺されるので、実施
の形態1に比べて、より一層通電時の自己発熱の影響を
低減することができる。
The operation of the reference pixel shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, it is shown as the reference pixel temperature (2). When energization of the reference pixel is started, the diode temperature starts to rise due to self-heating. The slope of the graph immediately after energization is Id ^ 2
X Rd / Ht '(where Ht' is the heat capacity of the reference pixel), and the diode temperature exponentially approaches the saturation value over time. On the other hand, also in the effective pixel, when the energization is started, the diode temperature starts to rise due to self-heating, and the slope of the graph immediately after the energization is Id
^ 2 × Rd / Ht. At this time, if the heat capacity Ht of the effective pixel and the heat capacity Ht ′ of the reference pixel are designed to be substantially the same, the temperature rise due to self-heating after the start of energization is substantially equal between the two, and the differential output of the two pixels is reduced. This cancels out the influence of self-heating, so that the effect of self-heating during energization can be further reduced as compared to the first embodiment.

【0026】なお、この赤外線固体撮像素子では、中空
構造部18の面積を拡大することから、リファレンス画
素を有効画素よりも大きくする必要が生じる場合がある
が、リファレンス画素は必ずしも有効画素と同サイズで
ある必要はなく、両者に形成されるダイオード等の特性
が同一であれば良い。
In this infrared solid-state imaging device, since the area of the hollow structure 18 is increased, it may be necessary to make the reference pixel larger than the effective pixel. However, the reference pixel is not necessarily the same size as the effective pixel. It is not necessary that the characteristics of the diodes and the like formed in both of them be the same.

【0027】実施の形態3.図6は、この発明の実施の
形態3の赤外線固体撮像素子のリファレンス画素の構造
を示す画素平面図である。リファレンス画素は、SOI
基板を用いたダイオード方式の熱型検出器を用いた赤外
線固体撮像素子における構成である。図6において、リ
ファレンス画素の支持脚19は、有効画素の支持脚に対
して短く形成されている。20は中空構造体8と接する
傘支柱部の領域を示す。39は吸収傘である。その他の
符号は、図2で示された構成と同じである。実施の形態
3においては、赤外線遮蔽膜ではなく、吸収傘39およ
び傘支柱部20が設けられている。
Embodiment 3 FIG. 6 is a pixel plan view showing a structure of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention. Reference pixel is SOI
This is a configuration of an infrared solid-state imaging device using a diode-type thermal detector using a substrate. In FIG. 6, the support leg 19 of the reference pixel is shorter than the support leg of the effective pixel. Reference numeral 20 denotes an area of the umbrella support portion that contacts the hollow structure 8. 39 is an absorbing umbrella. Other reference numerals are the same as those of the configuration shown in FIG. In the third embodiment, an absorbing umbrella 39 and an umbrella support 20 are provided instead of the infrared shielding film.

【0028】次に、図6に示されたリファレンス画素の
動作を説明する。図7は、PN接合ダイオードに一定電
流を流す場合のダイオード温度の時間変化を示した図で
ある。図7は、有効画素と従来のリファレンス画素と実
施の形態3のリファレンス画素とにおける各ダイオード
温度の時間変化を示している。
Next, the operation of the reference pixel shown in FIG. 6 will be described. FIG. 7 is a diagram showing a time change of the diode temperature when a constant current flows through the PN junction diode. FIG. 7 shows a time change of each diode temperature in the effective pixel, the conventional reference pixel, and the reference pixel of the third embodiment.

【0029】図6に示したリファレンス画素では、通電
前のダイオード温度はTd’であり、基板温度との差T
d’−TsはΔP/Gt’(ただし、Gt’:リファレ
ンス画素の熱コンダクタンス)で与えられる。赤外線照
射により、Tsよりも高いTd’となっている。このと
き、図6に示されたリファレンス画素では支持脚19が
短く形成されているため、リファレンス画素の熱コンダ
クタンスGt’は有効画素の熱コンダクタンスGtに比
べて大きい。そのため、リファレンス画素に赤外線が入
射しても、赤外線入射による温度上昇はわずかになる。
次に、通電を開始すると自己発熱によってダイオード温
度が上昇するが、通電直後のグラフの傾きはId^2×
Rd/Ht’とGtには依存しない。図6に示したリフ
ァレンス画素は、支持脚19の長さ以外は有効画素と同
一であるため、リファレンス画素の熱容量Ht’は有効
画素の熱容量Htと等しい。したがって、通電開始直後
の短期間(熱時定数:Ht’/Gt’の数分の1程度の
期間)に限れば、有効画素とリファレンス画素での自己
発熱による温度上昇はほぼ同程度になる。
In the reference pixel shown in FIG. 6, the diode temperature before energization is Td ', and the difference from the substrate temperature is Td'.
d′−Ts is given by ΔP / Gt ′ (Gt ′: thermal conductance of the reference pixel). Due to infrared irradiation, Td 'is higher than Ts. At this time, in the reference pixel shown in FIG. 6, since the support leg 19 is formed short, the thermal conductance Gt ′ of the reference pixel is larger than the thermal conductance Gt of the effective pixel. Therefore, even if infrared rays are incident on the reference pixels, the temperature rise due to the incident infrared rays is small.
Next, when the energization is started, the diode temperature rises due to self-heating, but the slope of the graph immediately after the energization is IdI2 ×
It does not depend on Rd / Ht 'and Gt. Since the reference pixel shown in FIG. 6 is the same as the effective pixel except for the length of the support leg 19, the heat capacity Ht ′ of the reference pixel is equal to the heat capacity Ht of the effective pixel. Therefore, the temperature rise due to self-heating in the effective pixel and the reference pixel is almost the same as long as the short period immediately after the start of energization (the period of the thermal time constant: about a fraction of Ht '/ Gt').

【0030】数百×数百画素アレイ程度の標準的な赤外
線固体撮像素子では、有効画素の熱時定数Ht/Gtは
数十msec程度であり、一方、画素ダイオードへの通
電時間は数十μsec程度である。したがって、リファ
レンス画素の熱時定数Ht/Gt’を数百μsec程度
に設定すれば、上記の条件を満たし、有効画素とリファ
レンス画素との差動出力をとることによって通電時の自
己発熱の影響を補償することができる。
In a standard infrared solid-state imaging device of about several hundreds × several hundreds of pixel arrays, the thermal time constant Ht / Gt of the effective pixel is about several tens of msec, while the energization time to the pixel diode is several tens μsec. It is about. Therefore, if the thermal time constant Ht / Gt ′ of the reference pixel is set to about several hundred μsec, the above condition is satisfied, and the effect of self-heating upon energization is obtained by obtaining a differential output between the effective pixel and the reference pixel. Can compensate.

【0031】なお、図6に示した実施例では、支持脚1
9の長さを短くすることでリファレンス画素の熱コンダ
クタンスGt’を増加させているが、支持脚19の幅を
太くすることで熱コンダクタンスを増加させる場合でも
同様の作用がある。また、図6に示した構成では、有効
画素およびリファレンス画素に吸収傘39を形成してい
るが、素子製造工程の簡略化等の目的で赤外線吸収膜の
形成を行わない場合にも適用できる。
Incidentally, in the embodiment shown in FIG.
Although the thermal conductance Gt ′ of the reference pixel is increased by shortening the length of the reference numeral 9, the same effect is obtained when the thermal conductance is increased by increasing the width of the support leg 19. Further, in the configuration shown in FIG. 6, the absorbing umbrella 39 is formed in the effective pixel and the reference pixel, but the present invention can be applied to a case where the infrared absorbing film is not formed for the purpose of simplifying the element manufacturing process.

【0032】実施の形態4.図8は、この発明の実施の
形態4の赤外線固体撮像素子のリファレンス画素の構造
を示す画素平面図である。リファレンス画素は、SOI
基板を用いたダイオード方式の熱型検出器を用いた赤外
線固体撮像素子における構成である。図8に示した赤外
線固体撮像素子のリファレンス画素は、遮蔽膜を形成す
ると同時に、支持脚を短くする等の方法によって熱コン
ダクタンスを増加させている。21は支持脚、点線部分
の領域22は赤外線遮蔽膜、斜線部分の領域23は支柱
部を示す。他の符号は、図2の構成と同じである。
Embodiment 4 FIG. FIG. 8 is a pixel plan view showing a structure of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention. Reference pixel is SOI
This is a configuration of an infrared solid-state imaging device using a diode-type thermal detector using a substrate. In the reference pixel of the infrared solid-state imaging device shown in FIG. 8, the thermal conductance is increased by forming the shielding film and shortening the support legs. Reference numeral 21 denotes a support leg, an area 22 indicated by a dotted line denotes an infrared shielding film, and an area 23 indicated by a hatched portion denotes a support. Other symbols are the same as those in the configuration of FIG.

【0033】リファレンス画素への入射赤外線強度が極
めて大きいときには、その一部が遮蔽膜を透過して中空
構造部に達する場合がある。このとき、リファレンス画
素では自己発熱による温度上昇以外に、赤外線入射によ
る温度上昇も生じてしまい、正確な温度補償が行えなく
なる。図8の赤外線固体撮像素子のリファレンス画素
は、支持脚21の熱コンダクタンスを増加させているた
め、透過赤外線の入射がある場合でも、赤外線入射によ
る温度上昇が抑制され、自己発熱に対してより正確な温
度補償を行うことができる。
When the intensity of the infrared ray incident on the reference pixel is extremely high, a part of the infrared ray may pass through the shielding film and reach the hollow structure. At this time, in the reference pixel, in addition to the temperature rise due to self-heating, the temperature rise due to the incidence of infrared rays also occurs, so that accurate temperature compensation cannot be performed. Since the reference pixel of the infrared solid-state imaging device in FIG. 8 increases the thermal conductance of the support leg 21, even when transmitted infrared rays are incident, a rise in temperature due to the incidence of infrared rays is suppressed, and self-heating is more accurate. Temperature compensation can be performed.

【0034】実施の形態5.図9は、この発明の実施の
形態5の赤外線固体撮像素子のリファレンス画素の配列
方法を示すレイアウト図である。この図における赤外線
固体撮像素子は、有効画素とリファレンス画素との差動
出力によって温度補償を行うものである。図9におい
て、24は半導体基板上に2次元アレイ状に配列された
有効画素、25は同一基板上で有効画素24のアレイの
各列ごとに配列されたリファレンス画素、26aおよび
26bは、それぞれ有効画素24およびリファレンス画
素25に電圧を印加するための電源配線、27aは有効
画素に接続された垂直信号線、27bはリファレンス画
素に接続された垂直信号線である。
Embodiment 5 FIG. 9 is a layout diagram showing a method of arranging reference pixels of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 5 of the present invention. The infrared solid-state imaging device in this figure performs temperature compensation by a differential output between an effective pixel and a reference pixel. In FIG. 9, reference numeral 24 denotes effective pixels arranged in a two-dimensional array on a semiconductor substrate, reference numeral 25 denotes reference pixels arranged on each column of the array of effective pixels 24 on the same substrate, and reference numerals 26a and 26b denote effective pixels, respectively. A power supply line for applying a voltage to the pixel 24 and the reference pixel 25, 27a is a vertical signal line connected to the effective pixel, and 27b is a vertical signal line connected to the reference pixel.

【0035】赤外線固体撮像素子において有効画素アレ
イの各列ごとにリファレンス画素を設ける場合、リファ
レンス画素を一直線状に配列しようとすると、リファレ
ンス画素の横方向長さは有効画素の横方向長さよりも大
きくすることはできない。また、2つの画素サイズを同
じにすると、有効画素からの垂直信号線をリファレンス
画素内を通して配線する必要が生じる。そのため、有効
画素とリファレンス画素の設計に大きな制約を生じ、例
えば、画素内の検出器領域を狭くせざるを得ない。
In the case where reference pixels are provided for each column of the effective pixel array in the infrared solid-state imaging device, if the reference pixels are arranged in a straight line, the horizontal length of the reference pixels is larger than the horizontal length of the effective pixels. I can't. Further, when the two pixel sizes are the same, it is necessary to wire a vertical signal line from the effective pixel through the reference pixel. For this reason, a significant restriction is imposed on the design of the effective pixel and the reference pixel. For example, the detector area in the pixel has to be narrowed.

【0036】図9に示した赤外線固体撮像素子では、設
計上の制約を低減させるためになされたものである。リ
ファレンス画素25を一直線状に配列するのではなく、
例えばスタガ(stagger)配列とすることによっ
て、隣接するリファレンス画素25間に間隔を設けてい
る。このため、リファレンス画素25の画素サイズを有
効画素24の画素サイズよりも大きくすることが可能に
なる。また、有効画素24からの垂直信号線27aは、
リファレンス画素25間の空き領域を通して配線するこ
とが可能になり、有効画素24とリファレンス画素25
の設計上の自由度が増大する。
The infrared solid-state imaging device shown in FIG. 9 is designed to reduce design restrictions. Instead of arranging the reference pixels 25 in a straight line,
For example, an interval is provided between adjacent reference pixels 25 by using a stagger arrangement. Therefore, the pixel size of the reference pixel 25 can be made larger than the pixel size of the effective pixel 24. The vertical signal line 27a from the effective pixel 24 is
Wiring can be performed through an empty area between the reference pixels 25, and the effective pixel 24 and the reference pixel 25 can be connected.
This increases the degree of freedom in design.

【0037】なお、図9では、リファレンス画素25の
配列をスタガ配列としているが、隣接するリファレンス
画素25間に間隔を設けるものならば、いずれの配列方
法でも良い。
Although the reference pixels 25 are arranged in a staggered arrangement in FIG. 9, any arrangement method may be used as long as an interval is provided between adjacent reference pixels 25.

【0038】実施の形態6.図10は、この発明の実施
の形態6の赤外線固体撮像素子の構成を示す図である。
この赤外線固体撮像素子は、有効画素とリファレンス画
素との差動出力によって温度補償を行うものである。図
10において、28はリファレンス画素25と同一構造
からなるダミー画素、29aは有効画素24およびダミ
ー画素28に一定電流を流すための定電流源、29bは
リファレンス画素25に一定電流を流すための定電流
源、30は差動増幅回路、31は積分回路、32は垂直
走査回路、33は水平走査回路、34は水平選択MOS
トランジスタ、35は水平信号線、36は出力アンプで
ある。37は素子外部に設けられた制御回路、38は制
御回路37からの制御信号を読み出し回路へとフィード
バックさせるための入力信号線である。有効画素24、
リファレンス画素25、ダミー画素28はアレイ状に配
置されている。他の符号は、図9で示したものと同一で
ある。ダミー画素28は、電源配線26bおよび垂直信
号線27aに接続されている。
Embodiment 6 FIG. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an infrared solid-state imaging device according to Embodiment 6 of the present invention.
This infrared solid-state imaging device performs temperature compensation by a differential output between an effective pixel and a reference pixel. 10, reference numeral 28 denotes a dummy pixel having the same structure as that of the reference pixel 25; 29a, a constant current source for flowing a constant current to the effective pixel 24 and the dummy pixel 28; 29b, a constant current source for flowing a constant current to the reference pixel 25. Current source, 30 is a differential amplifier circuit, 31 is an integration circuit, 32 is a vertical scanning circuit, 33 is a horizontal scanning circuit, 34 is a horizontal selection MOS
A transistor, 35 is a horizontal signal line, and 36 is an output amplifier. 37 is a control circuit provided outside the element, and 38 is an input signal line for feeding back a control signal from the control circuit 37 to the readout circuit. Effective pixels 24,
The reference pixels 25 and the dummy pixels 28 are arranged in an array. Other reference numerals are the same as those shown in FIG. The dummy pixel 28 is connected to the power supply wiring 26b and the vertical signal line 27a.

【0039】次に、図10の赤外線固体撮像素子の動作
について説明する。赤外線固体撮像素子において基板温
度が変動した場合、検出器特性だけでなくトランジスタ
の閾値電圧等の特性も変動し、素子の出力オフセットが
変動する。図10に示した赤外線固体撮像素子では、垂
直走査回路32によってダミー画素28行が選択された
場合、素子出力はダミー画素28とリファレンス画素2
5の差動出力となるが、ダミー画素28とリファレンス
画素25は同一構造としているため、得られた素子出力
は読み出し回路の特性のみを反映したものになる。した
がって、ダミー画素28とリファレンス画素25との差
動出力を素子外部に設けた制御回路37によって適宜モ
ニタリングし、その出力変動が0になるように読み出し
回路へと制御信号をフィードバックすることによって、
基板温度変動に対する読み出し回路の出力オフセット変
動を補償できる。
Next, the operation of the infrared solid-state imaging device shown in FIG. 10 will be described. When the substrate temperature changes in the infrared solid-state imaging device, not only the characteristics of the detector but also the characteristics such as the threshold voltage of the transistor change, and the output offset of the device changes. In the infrared solid-state imaging device shown in FIG. 10, when 28 rows of dummy pixels are selected by the vertical scanning circuit 32, the output of the device is the dummy pixel 28 and the reference pixel 2.
5, the dummy pixel 28 and the reference pixel 25 have the same structure, so that the obtained element output reflects only the characteristics of the readout circuit. Accordingly, the differential output between the dummy pixel 28 and the reference pixel 25 is appropriately monitored by the control circuit 37 provided outside the element, and the control signal is fed back to the readout circuit so that the output fluctuation becomes zero.
The output offset fluctuation of the read circuit with respect to the substrate temperature fluctuation can be compensated.

【0040】読み出し回路の出力オフセットを制御する
方法としては、例えば、図15に示した読み出し回路を
用いるならば、差動増幅回路126内の定電流MOSト
ランジスタ134のゲート電圧を制御して、積分容量1
35からの放電電流を調整するという方法等がある。差
動増幅回路126への入力電位差が0であるならば、そ
の放電電流は定電流MOSトランジスタ134を流れる
電流値の1/2になるが、基板温度変動によってその電
流値が変化した場合には、入力信号線38により、これ
を補償するように定電流MOSトランジスタ134のゲ
ート電圧を変化させることが可能である。また、素子の
温度制御が不要となり、赤外線固体撮像装置の小型化や
低消費電力化、低価格化が実現できる。
As a method of controlling the output offset of the read circuit, for example, if the read circuit shown in FIG. 15 is used, the gate voltage of the constant current MOS transistor 134 in the differential amplifier circuit 126 is controlled to integrate Capacity 1
For example, there is a method of adjusting the discharge current from 35. If the input potential difference to the differential amplifier circuit 126 is 0, the discharge current is の of the value of the current flowing through the constant current MOS transistor 134, but if the current value changes due to substrate temperature fluctuation, And the input signal line 38, it is possible to change the gate voltage of the constant current MOS transistor 134 so as to compensate for this. In addition, temperature control of the element is not required, and the size, power consumption, and cost of the infrared solid-state imaging device can be reduced.

【0041】なお、図10では、ダミー画素28を有効
画素24アレイの各列ごとに配置しているが、ダミー画
素28を1個として代表させてもよく、その個数や配列
方法に関しては任意である。
In FIG. 10, the dummy pixels 28 are arranged in each column of the effective pixel 24 array. However, the dummy pixels 28 may be represented by one, and the number and arrangement method are arbitrary. is there.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、画素
に電流を流す際の自己発熱によるダイオード温度上昇が
補償でき、高感度の赤外線固体撮像素子を得ることがで
きる。また、基板温度変動による画素および読み出し回
路の温度変動を補償することができる。また、有効画素
およびリファレンス画素の設計上の制約を解消でき、高
感度の赤外線固体撮像素子を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a diode temperature rise due to self-heating when a current flows through a pixel can be compensated, and a high-sensitivity infrared solid-state imaging device can be obtained. Further, it is possible to compensate for the temperature fluctuation of the pixel and the readout circuit due to the substrate temperature fluctuation. In addition, the restrictions on the design of the effective pixel and the reference pixel can be eliminated, and a high-sensitivity infrared solid-state imaging device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1の赤外線固体撮像素
子のリファレンス画素の構成を示す画素断面図である。
FIG. 1 is a pixel sectional view showing a configuration of a reference pixel of an infrared solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 図1のリファレンス画素の平面構造を示す画
素平面図である。
FIG. 2 is a pixel plan view showing a plane structure of a reference pixel of FIG. 1;

【図3】 PN接合ダイオードに一定電流を流す場合の
ダイオード温度の時間変化を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time change of a diode temperature when a constant current flows through a PN junction diode.

【図4】 この発明の実施の形態1の他の赤外線固体撮
像素子のリファレンス画素の平面構造を示す画素平面図
である。
FIG. 4 is a pixel plan view showing a planar structure of a reference pixel of another infrared solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention;

【図5】 この発明の実施の形態2の赤外線固体撮像素
子のリファレンス画素の平面構造を示す画素平面図であ
る。
FIG. 5 is a pixel plan view showing a planar structure of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention;

【図6】 この発明の実施の形態3の赤外線固体撮像素
子のリファレンス画素の平面構造を示す画素平面図であ
る。
FIG. 6 is a pixel plan view showing a planar structure of a reference pixel of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention;

【図7】 実施の形態3においてPN接合ダイオードに
一定電流を流す場合のダイオード温度の時間変化を示し
た図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a time change of a diode temperature when a constant current flows through a PN junction diode in the third embodiment.

【図8】 この発明の実施の形態4の赤外線固体撮像素
子のリファレンス画素の平面構造を示す画素平面図であ
る。
FIG. 8 is a pixel plan view showing a planar structure of a reference pixel of an infrared solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention;

【図9】 この発明の実施の形態5の赤外線固体撮像素
子のリファレンス画素の配列方法を示すレイアウト図で
ある。
FIG. 9 is a layout diagram showing a method of arranging reference pixels of the infrared solid-state imaging device according to Embodiment 5 of the present invention;

【図10】 この発明の実施の形態6の赤外線固体撮像
素子の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an infrared solid-state imaging device according to Embodiment 6 of the present invention;

【図11】 従来の赤外線固体撮像素子の有効画素の構
成を示す画素断面図である。
FIG. 11 is a pixel sectional view showing a configuration of an effective pixel of a conventional infrared solid-state imaging device.

【図12】 図11に示した従来の有効画素の平面構造
を示す画素平面図である。
12 is a pixel plan view showing a plane structure of the conventional effective pixel shown in FIG.

【図13】 従来のリファレンス画素の構成を示す画素
断面図である。
FIG. 13 is a pixel sectional view showing a configuration of a conventional reference pixel.

【図14】 従来の赤外線固体撮像素子の構成を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional infrared solid-state imaging device.

【図15】 図14の読み出し回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a read circuit in FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 SOI基板のバルクSi、 2 SOI基板のボッ
クス酸化膜、 3 シリコン薄膜、 4 空隙、 5
エッチング孔、 6 遮蔽膜、 7 支柱部、8 中空
構造体、 9 支持脚、 10 PN接合ダイオード、
11 薄膜配線、 12 コンタクト、 13 遮蔽
膜領域、 14 支柱部、 16 遮蔽膜、 17 支
柱部、 18 中空構造体、 19 支持脚、 20
傘支柱部、 21 支持脚、 22 遮蔽膜、 23
支柱部、 24 有効画素、25 リファレンス画素、
26 電源配線、 27 垂直信号線、 28 ダミ
ー画素、 29 定電流源、 30 差動増幅回路、
31 積分回路、 32 垂直走査回路、 33 水平
走査回路、 34 水平選択MOSトランジスタ、 3
5 水平信号線、 36 出力アンプ、 37 制御回
路、 38 入力信号線 39 吸収傘。
1 bulk Si of SOI substrate, 2 box oxide film of SOI substrate, 3 silicon thin film, 4 void, 5
Etching hole, 6 shielding film, 7 support, 8 hollow structure, 9 support leg, 10 PN junction diode,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Thin film wiring, 12 contacts, 13 shielding film area, 14 support part, 16 shielding film, 17 support part, 18 hollow structure, 19 support leg, 20
Umbrella support, 21 support leg, 22 shielding film, 23
Support part, 24 effective pixels, 25 reference pixels,
26 power supply wiring, 27 vertical signal line, 28 dummy pixel, 29 constant current source, 30 differential amplifier circuit,
31 integration circuit, 32 vertical scanning circuit, 33 horizontal scanning circuit, 34 horizontal selection MOS transistor, 3
5 horizontal signal line, 36 output amplifier, 37 control circuit, 38 input signal line 39 absorption umbrella.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G065 AA04 AB02 BA34 BA40 BB21 BC05 BC11 BC15 CA21 CA30 DA20 4M118 AA01 AA06 AA10 AB01 BA05 CA03 CA40 FA50 FB09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G065 AA04 AB02 BA34 BA40 BB21 BC05 BC11 BC15 CA21 CA30 DA20 4M118 AA01 AA06 AA10 AB01 BA05 CA03 CA40 FA50 FB09

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に空隙を介して設けられた
第1の中空構造体を有し、被写体から放出された赤外線
を吸収する第1の吸収部と、前記第1の中空構造体に設
けられ、前記第1の吸収部で吸収された前記赤外線によ
る熱に基づいて温度上昇し、該温度に応じた検知信号を
生成する第1の検知部とが設けられた有効画素と、 前記半導体基板上に空隙を介して設けられた第2の中空
構造体を有し、前記第2の中空構造体に設けられ、前記
有効画素による前記赤外線の検知時に温度上昇し、該温
度に応じたリファレンス信号を生成する第2の検知部が
設けられたリファレンス画素とを備えたことを特徴とす
る赤外線固体撮像素子。
A first hollow structure provided on a semiconductor substrate via a gap, the first hollow structure absorbing an infrared ray emitted from a subject, and a first hollow structure provided in the first hollow structure. An effective pixel provided with a first detection unit that is provided, and provided with a first detection unit configured to increase a temperature based on heat by the infrared light absorbed by the first absorption unit and generate a detection signal corresponding to the temperature; A second hollow structure provided on the substrate with a gap therebetween, the second hollow structure being provided in the second hollow structure, wherein the temperature rises upon detection of the infrared ray by the effective pixel, and a reference corresponding to the temperature; And a reference pixel provided with a second detection unit for generating a signal.
【請求項2】 前記有効画素は、前記第1の中空構造体
を支持する第1の支持脚を備え、 前記リファレンス画素は、前記第2の中空構造体を支持
する第2の支持脚を備えたことを特徴とする請求項1記
載の赤外線固体撮像素子。
2. The effective pixel includes a first support leg that supports the first hollow structure. The reference pixel includes a second support leg that supports the second hollow structure. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記リファレンス画素は、前記第2の中
空構造体を覆う第1の遮蔽膜と、前記第1の遮蔽膜を支
持する支柱部とを備えたことを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の赤外線固体撮像素子。
3. The reference pixel according to claim 1, wherein the reference pixel includes a first shielding film that covers the second hollow structure, and a support portion that supports the first shielding film. The infrared solid-state imaging device according to claim 2.
【請求項4】 前記第2の中空構造体の面積は、前記第
1の中空構造体の面積よりも大きいことを特徴とする請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の赤外線固体撮像
素子。
4. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein an area of the second hollow structure is larger than an area of the first hollow structure. .
【請求項5】 前記第2の支持脚は、前記第1の支持脚
よりも短いことを特徴とする請求項2記載の赤外線固体
撮像素子。
5. The infrared solid-state imaging device according to claim 2, wherein the second support leg is shorter than the first support leg.
【請求項6】 前記リファレンス画素の熱コンダクタン
スは、前記有効画素の熱コンダクタンスよりも大きいこ
とを特徴とする請求項5記載の赤外線固体撮像素子。
6. The solid-state infrared imaging device according to claim 5, wherein a thermal conductance of the reference pixel is larger than a thermal conductance of the effective pixel.
【請求項7】 前記リファレンス画素は、前記赤外線を
吸収するために、前記第2の検知部に接続された第2の
吸収部を備えたことを特徴とする請求項5または請求項
6記載の赤外線固体撮像素子。
7. The reference pixel according to claim 5, wherein the reference pixel includes a second absorption unit connected to the second detection unit for absorbing the infrared light. Infrared solid-state imaging device.
【請求項8】 前記リファレンス画素は、前記第2の中
空構造体を覆う第2の遮蔽膜を備えたことを特徴とする
請求項5または請求項6記載の赤外線固体撮像素子。
8. The infrared solid-state imaging device according to claim 5, wherein the reference pixel includes a second shielding film that covers the second hollow structure.
【請求項9】 前記赤外線の検知時に、前記有効画素お
よび前記リファレンス画素は、それぞれ定電流が供給さ
れることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか
に記載の赤外線固体撮像素子。
9. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein a constant current is supplied to each of the effective pixel and the reference pixel when the infrared light is detected.
【請求項10】 前記赤外線の検知開始後の所定時間に
おいて、前記第1の検知部の温度は所定の温度上昇分で
上昇し、前記リファレンス画素の温度もまた前記所定の
温度上昇分で上昇することを特徴とする請求項1乃至請
求項9のいずれかに記載の赤外線固体撮像素子。
10. A predetermined time after the start of the detection of the infrared ray, the temperature of the first detection unit increases by a predetermined temperature increase, and the temperature of the reference pixel also increases by the predetermined temperature increase. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
【請求項11】 前記第1の検出部および前記第2の検
出部はそれぞれダイオードであることを特徴とする請求
項1乃至請求項10のいずれかに記載の赤外線固体撮像
素子。
11. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein each of the first detection unit and the second detection unit is a diode.
【請求項12】 前記第1の検知部からの前記検知信号
と前記第2の検知部からの前記リファレンス信号とを受
け取り、該両信号の差動出力を生成する読み出し回路を
備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいず
れかに記載の赤外線固体撮像素子。
12. A read circuit for receiving the detection signal from the first detection unit and the reference signal from the second detection unit, and generating a differential output of the two signals. The infrared solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項13】 前記有効画素はマトリックス状に配置
され、前記リファレンス画素は前記有効画素の各列毎に
設けられ、前記第1の検知部から前記読み出し回路への
信号線が、前記リファレンス画素間に配置されているこ
とを特徴とする請求項12記載の赤外線固体撮像素子。
13. The effective pixels are arranged in a matrix, the reference pixels are provided for each column of the effective pixels, and a signal line from the first detector to the readout circuit is provided between the reference pixels. The infrared solid-state imaging device according to claim 12, wherein the infrared solid-state imaging device is disposed.
【請求項14】 前記リファレンス画素はスタガ配列で
配置されていることを特徴とする請求項13記載の赤外
線固体撮像素子。
14. The infrared solid-state imaging device according to claim 13, wherein the reference pixels are arranged in a staggered arrangement.
【請求項15】 前記リファレンス画素と同じ構成のダ
ミー画素と、前記リファレンス信号と前記ダミー画素か
らの信号とに基づき、前記半導体基板の温度変動を検知
して、前記読み出し回路の出力オフセット変動を補償す
る補償回路とを備えたことを特徴とする請求項12乃至
請求項14のいずれかに記載の赤外線固体撮像素子。
15. Compensating for an output offset variation of the readout circuit by detecting a temperature variation of the semiconductor substrate based on a dummy pixel having the same configuration as the reference pixel and a signal from the reference signal and the dummy pixel. The infrared solid-state imaging device according to any one of claims 12 to 14, further comprising: a compensating circuit that performs the operation.
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