JP2011188140A - Infrared solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線固体撮像素子に関する。 The present invention relates to an infrared solid-state imaging device.
赤外線は、可視光よりも煙及び霧に対して透過性が高いという特長を有するので、赤外線撮像は、防衛分野や監視カメラや火災検知カメラのように広い分野へ応用される。 Infrared rays have the feature of being more permeable to smoke and fog than visible light, so infrared imaging is applied to a wide range of fields such as the defense field, surveillance cameras, and fire detection cameras.
例えば、非冷却型の赤外線固体撮像素子においては、10μm(マイクロメートル)程度の波長の赤外線が熱に変換され、この微弱な熱により生じる温度変化が電気信号に変換される。この電気信号を読み出すことで赤外線画像情報が得られる。このような赤外線固体撮像素子として、例えば、一定の順方向電流を与えることにより温度変化を電圧変化に変換するシリコンpn接合を用いた赤外線センサが挙げられる。 For example, in an uncooled infrared solid-state imaging device, infrared light having a wavelength of about 10 μm (micrometer) is converted into heat, and a temperature change caused by the weak heat is converted into an electric signal. Infrared image information is obtained by reading out the electrical signal. An example of such an infrared solid-state imaging device is an infrared sensor using a silicon pn junction that converts a temperature change into a voltage change by applying a constant forward current.
例えば、従来の赤外線固体撮像素子においては、赤外線検出部からの出力電圧に基づくアナログ電圧信号が赤外線固体撮像素子のチップから出力され、そのアナログ電圧信号が、チップを搭載した基板上でデジタル信号に変換される。赤外線による電気信号の変化は非常に微小であるため、アナログ電圧信号の伝達経路においてノイズの影響を受け、実効的な感度が低下し易い。 For example, in a conventional infrared solid-state image sensor, an analog voltage signal based on the output voltage from the infrared detector is output from the chip of the infrared solid-state image sensor, and the analog voltage signal is converted into a digital signal on the substrate on which the chip is mounted. Converted. Since the change of the electrical signal due to infrared rays is very small, the effective sensitivity is likely to be reduced due to the influence of noise in the analog voltage signal transmission path.
特許文献1には、センシング素子に接続されたAD変換器として、センシング素子の信号を初期値として記憶部に保持し、第一の固定信号とその後の第二の固定信号とによって記憶部の充電もしくは放電を行い、記憶部の電気信号の時間変化を計測する手法が開示されている。
しかし、この方法を用いてもノイズの低減には限界があり、改良の余地がある。
In
However, even if this method is used, there is a limit to noise reduction and there is room for improvement.
本発明は、ノイズを低減した高感度の赤外線固体撮像素子を提供する。 The present invention provides a highly sensitive infrared solid-state imaging device with reduced noise.
本発明の一態様によれば、基板上に設けられた赤外線検出画素アレイと、前記基板上に設けられた検出回路部と、を備え、前記赤外線検出画素アレイは、前記基板の主面に対して平行な第1方向に延在する複数の行配線と、前記主面に対して平行で、第1方向に対して非平行な第2方向に延在する複数の列配線と、前記複数の行配線と、前記複数の列配線と、の間の交差部において、一端が前記複数の行配線のいずれかに接続され他端が前記複数の列配線のいずれかに接続され、受光する赤外線に基づいて第1電気信号を生成する複数の赤外線検出画素と、を有し、前記検出回路部は、前記列配線に接続され、前記第1電気信号を積分増幅して第2電気信号を生成する複数の積分増幅回路と、前記複数の積分増幅回路のそれぞれに接続され、前記第2電気信号と、予め定められた参照電圧と、を比較して、第3電気信号を出力する複数の比較回路と、を有することを特徴とする赤外線固体撮像素子が提供される。 According to one aspect of the present invention, an infrared detection pixel array provided on a substrate and a detection circuit unit provided on the substrate are provided, the infrared detection pixel array with respect to a main surface of the substrate. A plurality of row wirings extending in a first direction parallel to the main surface, a plurality of column wirings extending in a second direction parallel to the main surface and non-parallel to the first direction, At the intersection between the row wiring and the plurality of column wirings, one end is connected to any of the plurality of row wirings and the other end is connected to any of the plurality of column wirings. A plurality of infrared detection pixels that generate a first electric signal based on the detection signal, and the detection circuit unit is connected to the column wiring and integrates and amplifies the first electric signal to generate a second electric signal. Connected to each of a plurality of integral amplifier circuits and the plurality of integral amplifier circuits; A serial second electrical signals, compares the reference voltage to a predetermined, the infrared solid-state imaging device is provided, characterized in that it comprises a plurality of comparator circuit for outputting a third electrical signal.
本発明によれば、ノイズを低減した高感度の赤外線固体撮像素子が提供される。 According to the present invention, a highly sensitive infrared solid-state imaging device with reduced noise is provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の構成を例示する模式図である。
図1に表したように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310は、基板301上に設けられた赤外線検出画素アレイ250と、基板301上に設けられた検出回路部260と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view illustrating the configuration of an infrared solid-state imaging device according to the first embodiment of the invention.
As shown in FIG. 1, the infrared solid-
基板301には、例えばシリコン基板が用いられる。
赤外線固体撮像素子310においては、赤外線を受光してアナログ電圧信号を生成する赤外線検出画素アレイ250と、生成されたアナログ電圧信号をデジタル信号に変換する検出回路部260と、が同じ基板301の上に設けられる。すなわち、赤外線検出画素アレイ250とモノリシックに形成された検出回路部260において、アナログ−デジタル変換(以降AD変換と呼ぶ)が行われる。
For example, a silicon substrate is used as the
In the infrared solid-
赤外線検出画素アレイ250は、複数の行配線210と、複数の列配線220と、複数の赤外線検出画素110と、を有する。
The infrared
複数の行配線210は、基板301の主面に対して平行な第1方向に延在する。
複数の列配線220は、基板301の主面に対して平行で、第1方向に対して非平行な第2方向に延在する。例えば、第2方向は、第1方向に対して直交する。
The plurality of
The plurality of
複数の赤外線検出画素110は、複数の行配線210と、複数の列配線220と、の間の交差部に設けられる。複数の赤外線検出画素110のそれぞれの一端は、複数の行配線210のいずれかに接続される。複数の赤外線検出画素110のそれぞれの他端は、複数の列配線220のいずれかに接続される。複数の赤外線検出画素110は、受光する赤外線に基づいて第1電気信号sg1を生成する。赤外線検出画素110の例については後述する。
The plurality of
検出回路部260は、複数の積分増幅回路40と、複数の比較回路50と、を有する。 複数の積分増幅回路40は、列配線220のそれぞれに接続される。複数の積分増幅回路40は、第1電気信号sg1を積分増幅して第2電気信号sg2を生成する。
The
複数の比較回路50は、複数の積分増幅回路40のそれぞれに接続される。複数の比較回路50のそれぞれは、第2電気信号sg2と、予め定められた参照電圧Vrefと、を比較して、第3電気信号sg3を出力する。
The plurality of
このように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310においては、検出回路部260として、積分増幅回路40及び比較回路50の組み合わせを用いることで、赤外線検出画素110のアナログ電圧信号である第1電気信号sg1を、ノイズを低減してAD変化する。これにより、高感度の赤外線固体撮像素子が提供できる。
As described above, in the infrared solid-
なお、図1においては、行配線210が2本描かれ、列配線220が2本描かれているが、行配線210の数と、列配線220の数と、は、任意である。
In FIG. 1, two
赤外線固体撮像素子310の構成の具体例についてさらに説明する。
図1に表したように、複数の行配線210のそれぞれは、行方向(第1方向)に沿って配列した赤外線検出画素110の一端に接続されている。複数の列配線220のそれぞれは、列方向(第2方向)に沿って配列した赤外線検出画素110の他端に接続されている。本具体例では、赤外線検出画素110として、pn接合を有するpn接合素子が用いられている。行配線210は、このpn接合素子の一端(アノード)に接続され、列配線220は、pn接合素子の他端(カソード)に接続されている。
A specific example of the configuration of the infrared solid-
As shown in FIG. 1, each of the plurality of
複数の行配線210のそれぞれは、行選択回路305(例えば垂直シフトレジスタ)に接続されている。
行選択回路305は、行配線210を介して、赤外線検出画素110を1行ずつ順番に選択して、赤外線検出画素110に行選択信号sgsとしてバイアス電圧Vdを順次印加する。
Each of the plurality of
The
一方、複数の列配線220のそれぞれの一端は、積分増幅回路40に接続されている。 また、複数の列配線220のそれぞれの他端は、複数の負荷トランジスタ31のそれぞれに接続されている。すなわち、赤外線検出画素110のpn接合素子のカソード側は、列配線220を介して、負荷トランジスタ31のドレインに接続されている。
On the other hand, one end of each of the plurality of column wirings 220 is connected to the integrating
列配線220の一端に接続された積分増幅回路40の出力は、比較回路50に接続されている。本具体例では、比較回路50の出力は、エッジ検出回路63に接続され、さらに、エッジ検出回路63の出力がラッチ回路64に入力される。ラッチ回路64には、カウンタ回路65が接続されており、ラッチ回路64は、デジタル出力64Dを出力する。
An output of the integrating
ラッチ回路64には、列選択回路306(例えば水平シフトレジスタ)が接続されている。列選択回路306により、それぞれの列配線220が選択され、それぞれの列配線220に接続された赤外線検出画素110によって検出された赤外線に基づく電気信号(例えば上記の第1電気信号sg1)がAD変換される。
A column selection circuit 306 (for example, a horizontal shift register) is connected to the
積分増幅回路40の具体例について説明する。
図1に表したように、複数の積分増幅回路40のそれぞれは、第1トランジスタTr1と、接続部Cpと、蓄積容量Csと、第2トランジスタTr2と、を有する。
A specific example of the integrating
As shown in FIG. 1, each of the plurality of
第1トランジスタTr1の第1ゲートTr1gは、複数の列配線220のいずれかに電気的に接続される。第1トランジスタTr1の第1ソースTr1sは、セット電圧配線SSLに電気的に接続される。セット電圧配線SSLには、セット電圧SSが印加される。
The first gate Tr1g of the first transistor Tr1 is electrically connected to any of the plurality of
接続部Cpの一端は、第1トランジスタTr1の第1ドレインTr1dに電気的に接続される。接続部Cpの他端は、蓄積容量Csの一端に接続される。本具体例では、接続部Cpは単純な配線であり、接続部Cpは、第1ドレインTr1dと、蓄積容量Csの一端と、を常に接続する。ただし、後述するように、接続部Cpは、スイッチ機能を有することができ、接続部Cpは、第1ドレインTr1dと、蓄積容量Csの一端と、を接続状態または非接続状態に切り替えても良い。以下の具体例では、接続部Cpが、第1ドレインTr1dと、蓄積容量Csの一端と、を常に接続する場合として説明する。 One end of the connection portion Cp is electrically connected to the first drain Tr1d of the first transistor Tr1. The other end of the connection portion Cp is connected to one end of the storage capacitor Cs. In this specific example, the connection portion Cp is a simple wiring, and the connection portion Cp always connects the first drain Tr1d and one end of the storage capacitor Cs. However, as will be described later, the connection portion Cp may have a switching function, and the connection portion Cp may switch the first drain Tr1d and one end of the storage capacitor Cs to a connected state or a non-connected state. . In the following specific example, a description will be given on the assumption that the connecting portion Cp always connects the first drain Tr1d and one end of the storage capacitor Cs.
蓄積容量Csの一端は、接続部Cpの他端に電気的に接続される。蓄積容量Csの他端は、固定電位配線GL1に電気的に接続される。固定電位配線GL1は、例えば接地電位とされる。ただし、固定電位配線GL1の電位は、後述するリセット電圧Vrsよりも低い任意の電位とされれば良い。 One end of the storage capacitor Cs is electrically connected to the other end of the connection portion Cp. The other end of the storage capacitor Cs is electrically connected to the fixed potential wiring GL1. The fixed potential wiring GL1 is set to a ground potential, for example. However, the potential of the fixed potential wiring GL1 may be any potential lower than a reset voltage Vrs described later.
第2トランジスタTr2の第2ゲートTr2gは、リセットゲート配線RGLに電気的に接続される。リセットゲート配線RGLには、リセットゲート信号RSが入力される。リセットゲート信号RSは、リセットゲート電圧VRS(第1リセットゲート電圧VRS1)の期間と、例えば0ボルト(接地電位)の期間と、を有する。 The second gate Tr2g of the second transistor Tr2 is electrically connected to the reset gate line RGL. A reset gate signal RS is input to the reset gate line RGL. The reset gate signal RS has a period of a reset gate voltage VRS (first reset gate voltage VRS1) and a period of, for example, 0 volts (ground potential).
第2トランジスタTr2の第2ソースTr2sは、リセット電圧配線VRSLに電気的に接続される。リセット電圧配線VRSLには、リセットソース信号VSが入力される。リセットソース信号VSは、リセット電圧Vrsの期間と、例えば0ボルト(接地電位)の期間とを有する。 The second source Tr2s of the second transistor Tr2 is electrically connected to the reset voltage line VRSL. The reset source signal VS is input to the reset voltage wiring VRSL. The reset source signal VS has a period of the reset voltage Vrs and a period of 0 volt (ground potential), for example.
第2トランジスタTr2の第2ドレインTr2dは、蓄積容量Csの上記の一端と、複数の比較回路50のいずれかと、に電気的に接続される。
The second drain Tr2d of the second transistor Tr2 is electrically connected to the one end of the storage capacitor Cs and one of the plurality of
このような構成を有する積分増幅回路40は、第1ゲートTr1gに入力される第1電気信号sg1を積分増幅して第2電気信号sg2を生成し、第2電気信号sg2を比較回路50に出力する。
The
複数の比較回路50のそれぞれの一方の入力端には、上記の第2電気信号sg2が入力される。複数の比較回路50のそれぞれの他方の入力端には、参照電圧配線VREFLが接続されている。参照電圧配線VREFLには、参照電圧Vrefが印加される。これにより、比較回路50は、第2電気信号sg2と、予め定められた参照電圧Vrefと、を比較して、第3電気信号sg3を生成する。第3電気信号sg3は、エッジ検出回路63に入力され、エッジ検出回路63の出力がラッチ回路64に入力される。ラッチ回路64には、カウンタ回路65の出力である第4電気信号sg4がさらに入力され、ラッチ回路64から、デジタル出力64Dが出力される。
The second electric signal sg2 is input to one input terminal of each of the plurality of
このような構成を有する赤外線固体撮像素子310の動作の例に関して説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の動作を例示する模式図である。
図2(a)は、積分増幅回路40の出力である第2電気信号sg2を例示している。図2(b)は、比較回路50の出力である第3電気信号sg3を例示している。図2(c)は、カウンタ回路65の出力である第4電気信号sg4を例示している。図2(d)はリセットゲート信号RSを例示しており、図2(e)は、行選択信号sgsを例示している。これらの図において横軸は時間tである。
An example of the operation of the infrared solid-
FIG. 2 is a schematic view illustrating the operation of the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 2A illustrates the second electric signal sg <b> 2 that is the output of the integrating
図2(e)に表したように、行選択回路305は、第1時刻ta1において、行配線210を介して、選択された赤外線検出画素110に、行選択信号sgsとしてバイアス電圧Vdを印加する。すなわち、選択された行配線210には、第1時刻ta1から第4時刻ta4までの間、バイアス電圧Vdが印加される。
As shown in FIG. 2E, the
負荷トランジスタ31は、飽和領域で動作する。負荷トランジスタ31のゲートに印加されるゲート電圧に応じて、列配線220が選択される。選択された列配線220と、選択された行配線210と、の交差部の赤外線検出画素110に、負荷トランジスタ31によって定電流が供給される。すなわち、負荷トランジスタ31は、定電流源として機能する。
The
行選択回路305が、選択行(行配線210のいずれか)に対応するpn接合素子にバイアス電圧Vdを印加すると、選択行のpn接合素子に直列電圧Vfが印加される。
When the
一方、非選択行(行配線210のうち上記の選択行以外の行配線210)に対応するpn接合素子は、すべて逆バイアスされている。すなわち、非選択の行配線210は、列配線220から分離されている。すなわち、pn接合素子は、画素選択機能を担っているといってもよい。
On the other hand, all pn junction elements corresponding to non-selected rows (
赤外線検出画素110(pn接合素子)が赤外線を受光していない時の列配線220の電位を暗状態電位Vsl0とする。
The potential of the
赤外線検出画素110が赤外線を受光すると、赤外線検出画素110の温度が上昇する。それにより、行配線の第1電位Vsl1は、暗状態電位Vsl0よりも高くなる。
例えば、赤外線固体撮像素子310によって撮像される被撮像体の温度が、1K(ケルビン)変化すると、赤外線検出画素110の温度は、約5mK(ミリケルビン)変化する。このとき、例えば、赤外線検出画素110における熱電変換効率を10mV(ミリボルト)/Kとすると、列配線220の第1電位Vsl1は、約50μV(マイクロボルト)だけ上昇する。この第1電位Vsl1の変化は、バイアス電圧Vdに比べて非常に小さい。
When the
For example, when the temperature of the imaging target imaged by the infrared solid-
行配線の第1電位Vsl1は、第1トランジスタTr1によって増幅される。 The first potential Vsl1 of the row wiring is amplified by the first transistor Tr1.
第1トランジスタTr1において、第1ソースTr1sと第1ドレインTr1dとの間に流れるドレイン−ソース間電流Idsは、以下の式(1)で表される。
Ids ∝ (Vsl1−Vth)2 …(1)
ここで、Vthは、第1トランジスタTr1のしきい値である。
In the first transistor Tr1, the drain-source current Ids flowing between the first source Tr1s and the first drain Tr1d is expressed by the following equation (1).
Ids ∝ (Vsl1-Vth) 2 (1)
Here, Vth is a threshold value of the first transistor Tr1.
一方、着目する赤外線検出画素110が接続されている行配線210が行選択回路305によって選択される前(第1時刻ta1よりも前)に、蓄積容量Csはリセット状態にされている。
On the other hand, before the
すなわち、図2(d)に表したように、行配線210が行選択回路305によって選択される前(第1時刻ta1よりも前)に、第2トランジスタTr2の第2ゲートTr2gにリセットゲート電圧VRSが印加され、第2トランジスタTr2は、オン状態とされる。
That is, as shown in FIG. 2D, the reset gate voltage is applied to the second gate Tr2g of the second transistor Tr2 before the
そして、第2トランジスタTr2の第2ソースTr2sには、リセット電圧Vrsが印加されており、その結果、蓄積容量Csの一端と他端との間に、リセット電圧Vrsが印加される。 The reset voltage Vrs is applied to the second source Tr2s of the second transistor Tr2, and as a result, the reset voltage Vrs is applied between one end and the other end of the storage capacitor Cs.
これにより、蓄積容量Csには、リセット電圧Vrsに応じた電荷が蓄積される。蓄積容量Csが容量Cintを有するとき、蓄積容量Csに蓄積される電荷Qは、Cint×Vrsとなる。 As a result, charges corresponding to the reset voltage Vrs are stored in the storage capacitor Cs. When the storage capacitor Cs has the capacitor Cint, the charge Q stored in the storage capacitor Cs is Cint × Vrs.
行選択回路305が行配線210を選択したとき、その行配線210に赤外線検出画素110を介して接続されている第1トランジスタTr1には、ドレイン−ソース間電流Idsが流れる。ドレイン−ソース間電流Idsは、蓄積容量Csに蓄えられていた電荷Q(すなわち、Cint×Vrs)を、第1トランジスタTr1の第1ソースTr1sに流出させる電流である。
When the
このとき、蓄積容量Csの一端と他端との間の蓄積容量電圧Vintは、以下の式(2)で表される。
Vint = Vrs− Ids×t/Cint …(2)
ここで、tは、ドレイン−ソース間電流Idsが流れ初めてからの時間である。すなわち、tは、第1時刻ta1以降の経過時間である。蓄積容量電圧Vintは、時間tの経過と共に、リセット電圧Vrsから、単調に減少する。
At this time, the storage capacitor voltage Vint between one end and the other end of the storage capacitor Cs is expressed by the following equation (2).
Vint = Vrs−Ids × t / Cint (2)
Here, t is the time from the start of the first drain-source current Ids. That is, t is an elapsed time after the first time ta1. The storage capacitor voltage Vint monotonously decreases from the reset voltage Vrs with the passage of time t.
図2(a)に表したように、蓄積容量電圧Vintの電位に相当する第2電気信号sg2は、第1時刻ta1よりも前は、リセット電圧Vrsであり、第1時刻ta1以降、時間tの経過と共に、減少する。ここで、図2(a)においては、赤外線検出画素110の電位(第1電位Vsl1)が高い第1状態S1と、赤外線検出画素110の電位(第1電位Vsl1)が第1状態S1よりも低い第2状態S2と、の特性が例示されている。
As shown in FIG. 2A, the second electric signal sg2 corresponding to the potential of the storage capacitor voltage Vint is the reset voltage Vrs before the first time ta1, and after the first time ta1, the time t Decreases with the passage of time. Here, in FIG. 2A, the first state S1 in which the potential (first potential Vsl1) of the
図2(a)に表したように、第1時刻ta1以降において、赤外線検出画素110の電位が高い第1状態S1においては、第2電気信号sg2の電圧の変化(減少)の傾きが大きく、第2電気信号sg2は急峻に変化(減少)する。一方、赤外線検出画素110の電位が低い第2状態S2においては、第2電気信号sg2の電圧の変化(減少)の傾きが小さく、第2電気信号sg2は、緩やかに変化(減少)する。
As shown in FIG. 2A, after the first time ta1, in the first state S1 where the potential of the
このような第2電気信号sg2(すなわち蓄積容量電圧Vint)が、比較回路50によって、予め定められた参照電圧Vrefと比較される。参照電圧Vrefは、リセット電圧Vrsよりも低く、固定電位配線GL1(本具体例では、接地電位である0ボルト)よりも高い、一定の電圧である。
The second electric signal sg2 (that is, the storage capacitor voltage Vint) is compared with a predetermined reference voltage Vref by the
図2(a)に表したように、第2電気信号sg2(すなわち蓄積容量電圧Vint)が、参照電圧Vrefと交差する時刻は、第1状態S1と第2状態S2とで異なる。第1状態S1のときに、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと交差する時刻を第2時刻ta2とし、第2状態S2のときに、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと交差する時刻を第3時刻ta3とする。第1時刻ta1から第2時刻ta2までの時間は、第1時刻ta1から第3時刻ta3までの時間よりも短い。 As shown in FIG. 2A, the time at which the second electric signal sg2 (that is, the storage capacitor voltage Vint) intersects the reference voltage Vref is different between the first state S1 and the second state S2. The time at which the storage capacitor voltage Vint intersects the reference voltage Vref in the first state S1 is the second time ta2, and the time at which the storage capacitor voltage Vint intersects the reference voltage Vref in the second state S2 is the third time. Time ta3 is assumed. The time from the first time ta1 to the second time ta2 is shorter than the time from the first time ta1 to the third time ta3.
すなわち、赤外線検出画素110が受光した赤外線信号(第1電気信号sg1の第1電位Vsl1)が高いときのほうが、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと交差する時刻が早くなる。 That is, when the infrared signal received by the infrared detection pixel 110 (the first potential Vsl1 of the first electric signal sg1) is higher, the time at which the storage capacitor voltage Vint crosses the reference voltage Vref is earlier.
ドレイン−ソース間電流Idsが流れ始めたとき(第1時刻ta1)から、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと交差するまでの時間を経過時間tsigとすると、経過時間tsigは、以下の式(3)で表される。
tsig = (Vrs−Vref)÷Ids×Cint
∝ (Vrs−Vref)÷(Vsl1−Vth)2 …(3)
図2(b)に表したように、比較回路50は、例えば、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも高いときに低電圧VLを出力し、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも低いときに高電圧VHを出力する。すなわち、第3比較回路50の出力である第3電気信号sg3は、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも高いときに低電圧VLであり、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも低いときに高電圧VHである。ただし、本実施形態はこれに限らず比較回路50は、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも低いときに高電圧VHを出力し、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefよりも高いときに低電圧VLを出力しても良い。
If the time from when the drain-source current Ids starts to flow (first time ta1) until the storage capacitor voltage Vint crosses the reference voltage Vref is the elapsed time tsig, the elapsed time tsig is expressed by the following equation (3 ).
tsig = (Vrs−Vref) ÷ Ids × Cint
∝ (Vrs−Vref) ÷ (Vsl1−Vth) 2 (3)
2B, for example, the
ここで、図2(c)に表したように、カウンタ回路65は、行選択回路305が赤外線検出画素110を選択し、ドレイン−ソース間電流Idsが流れ始めたとき(第1時刻ta1)から、カウントパルス(第4電気信号sg4)をラッチ回路64に供給し始める。
Here, as shown in FIG. 2C, the
ラッチ回路64は、ある時間までのカウントパルスの入力個数をメモリすることができる。エッジ検出回路63は、第3電気信号sg3のエッジ、すなわち第3電気信号sg3における低電圧VLから高電圧VHへの遷移タイミングを検出し、この遷移タイミングのときに、ラッチ回路64はカウントパルスの入力個数をメモリするのをストップさせる役割を持つ。
The
この方法により、赤外線検出画素110が受光した赤外線信号に応じたデジタル値が、ラッチ回路64に蓄えられる。この動作は、全ての列配線220で同時に行われる。
With this method, a digital value corresponding to the infrared signal received by the
引き続き、全列のラッチ回路64から、各ビットの信号を順次読み出していく。この選択は列選択回路306によって行われる。そして、全ての行配線210において上記の動作が順次行われる。
Subsequently, the signal of each bit is sequentially read from the
このように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310によれば、赤外線検出画素110で検出した赤外線信号(第1電気信号sg1)を、積分増幅回路40で積分増幅することで、赤外線信号のノイズを低減できる。
Thus, according to the infrared solid-
(比較例)
図3は、比較例の赤外線固体撮像素子の構成を例示する模式図である。
図3に表したように、比較例の赤外線固体撮像素子319も、赤外線検出画素アレイ250と、検出回路部269と、を備える。比較例においては、検出回路部269の構成が、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310の検出回路部260とは異なる。
(Comparative example)
FIG. 3 is a schematic view illustrating the configuration of an infrared solid-state imaging device of a comparative example.
As shown in FIG. 3, the infrared solid-
比較例の検出回路部269には、記憶部49が設けられている。
記憶部49においては、赤外線検出画素110の出力である第1電気信号sg1は、CDS回路49aに入力され、CDS回路49aの出力が、サンプルホールド回路49bに入力され、サンプルホールド回路49bの出力がバッファ49cに入力され、バッファ49cの出力は、スイッチ49eを介して、積分器の出力端子49fに接続されている。また、積分器にはスイッチ49dが接続されている。積分器の出力端子49fは、比較器49gの一方の入力端子に接続され、比較器49gの別の入力端子には参照電圧49hが入力されている。
The
In the
比較器49gの出力は順序回路49iに入力され、順序回路49iの出力は、mビットメモリユニット49j及びnビットメモリユニット49kに入力される。mビットメモリユニット49j及びnビットメモリユニット49kには、共通カウンタ49lの出力が入力される。そして、mビットメモリユニット49j及びnビットメモリユニット49kから、デジタル出力49mが出力される。
The output of the
このような構成を有する比較例の赤外線固体撮像素子319においては、センシング素子に接続されたAD変換器において、センシング素子の信号を初期値として記憶部に保持し、第一の固定信号とその後の第二の固定信号とによって記憶部の充電もしくは放電を行い、記憶部の電気信号の時間変化が計測される。
In the infrared solid-
図4は、比較例の赤外線固体撮像素子の動作を例示する模式図である。
すなわち、同図の縦軸は、積分器の出力端子49fの電圧V49fであり、横軸は時間tである。そして、同図には、赤外線検出画素110の第1電位Vsl1が高い第1状態S1と、第1電位Vsl1が低い第2状態S2と、の動作が例示されている。
FIG. 4 is a schematic view illustrating the operation of the infrared solid-state imaging device of the comparative example.
That is, the vertical axis in the figure is the voltage V49f of the
図4に表したように、比較例の赤外線固体撮像素子319においては、第1時刻ta1よりも前において、積分器の出力端子49fの電圧V49fが、第1状態S1と第2状態S2とで異なる。そして、電圧V49fは、第1時刻ta1以降に、減少する。このとき、電圧V49fの減少の傾きは、第1状態S1と第2状態S2とで同じである。そして、電圧V49fが参照電圧V49hと比較され、第1状態S1に対応する第2時刻ta2と、第2状態S2に対応する第3時刻ta3と、が求められ、第2時刻ta2及び第3時刻ta3に基づいてデジタル出力49mが得られる。
As shown in FIG. 4, in the infrared solid-
図4に例示したように、比較例においては、第1状態S1における電圧V49fの減少の傾きは、第2状態S2における電圧V49fの減少の傾きと、同じである。そして、第1状態S1と第2状態S2との差異は、第1時刻ta1よりも前の電圧の差であり、この電圧の差は小さい。このため、比較例においては、ノイズの影響を受けやすい。すなわち、第1時刻ta1よりも前において、第1状態S1と第2状態S2とで、電圧V49fがノイズを含んでいた場合には、そのノイズがそのまま上記の第2時刻ta2及び第3時刻ta3に影響を与える。 As illustrated in FIG. 4, in the comparative example, the slope of decrease of the voltage V49f in the first state S1 is the same as the slope of decrease of the voltage V49f in the second state S2. The difference between the first state S1 and the second state S2 is a voltage difference before the first time ta1, and the voltage difference is small. For this reason, the comparative example is susceptible to noise. That is, if the voltage V49f includes noise in the first state S1 and the second state S2 before the first time ta1, the noise is directly applied to the second time ta2 and the third time ta3. To affect.
これに対し、図2に例示したように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310においては、時刻ta1よりも前の第2電気信号sg2(すなわち蓄積容量電圧Vint)は、第1状態S1と第2状態S2とで同じである。そして、第1時刻ta1以降において、第2電気信号sg2(すなわち蓄積容量電圧Vint)の減少の傾きが、第1状態S1と第2状態S2とで異なる。
On the other hand, as illustrated in FIG. 2, in the infrared solid-
このように、本実施形態においては、積分型の増幅を行うことで、もし第1電気信号sg1がノイズを含んでいたとして、積分型の増幅の過程で、ノイズの影響が平均化され、ノイズの影響が抑制される。これにより、ノイズを低減した高感度の赤外線固体撮像素子が得られる。 As described above, in the present embodiment, by performing integral amplification, if the first electric signal sg1 includes noise, the influence of noise is averaged in the process of integral amplification, and noise is reduced. The influence of is suppressed. Thereby, a highly sensitive infrared solid-state imaging device with reduced noise is obtained.
また、図1に表したように、赤外線固体撮像素子310は、さらに制御部270を備えることができる。制御部270は基板301の上に設けても良く、また、基板301とは別体として設けても良い。制御部270は、複数の行配線210のそれぞれに行選択信号sgsが供給されたときに、リセットゲート配線RGLにリセットゲート電圧VRSを供給する。これにより、上記の動作が実施できる。また、制御部270は、リセット電圧配線VRSLに、リセット電圧Vrsをさらに供給することもできる。このような制御部は、赤外線固体撮像素子310の外部に設けても良く、この場合には、赤外線固体撮像素子310は、赤外線固体撮像素子310の外部に設けられた制御部から所望の信号を受取り、所望の動作が実行される。
In addition, as illustrated in FIG. 1, the infrared solid-
以下、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子310の赤外線検出画素110の構成の例について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の赤外線検出画素の構成を例示する平面図である。
図6は、本発明の第1の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の赤外線検出画素の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、図6は、図5のA−A’線断面図である。
Hereinafter, an example of the configuration of the
FIG. 5 is a plan view illustrating the configuration of the infrared detection pixel of the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the infrared detection pixel of the infrared solid-state imaging device according to the first embodiment of the invention.
That is, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
図5及び図6に表したように、赤外線検出画素110は、検出部130と、第1支持梁121と、第2支持梁122と、を有する。
As illustrated in FIGS. 5 and 6, the
検出部130は、赤外線吸収部134と、熱電変換部135と、を有する。検出部130は、基板301の上に、基板301と離間して設けられる。
すなわち、赤外線吸収部134は、基板301の上に、基板301と離間して設けられる。赤外線吸収部134は、赤外線を吸収する。
The
That is, the
熱電変換部135は、赤外線吸収部134と基板301との間に設けられる。熱電変換部135も、基板301と離間している。熱電変換部135は、赤外線吸収部134と熱的に接続される。熱電変換部135は、赤外線吸収部134で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する。熱電変換部135で変換されて得られた電気信号が、第1電気信号sg1に対応する。
The
本具体例では、熱電変換部135は2つのpn接合素子、すなわち、第1pn接合素子131及び第2pn接合素子132を有する。第1pn接合素子131は、第1p形半導体層131pと、第1p形半導体層131pに接合された第1n形半導体層131nと、を有する。第2pn接合素子132は、第2p形半導体層132pと、第2p形半導体層132pに接合された第2n形半導体層132nと、を有する。
In this specific example, the
第1p形半導体層131pは、コンタクト131aを介して、第1p形半導体層電極131bに接続される。第2n形半導体層132nは、コンタクト132aを介して、第2n形半導体層電極132bに接続される。第1n形半導体層131nは、コンタクト131cを介して、接続電極131bcに接続される。第2p形半導体層132pは、コンタクト132cを介して、接続電極131bcに接続される。すなわち、第1n形半導体層131nは、第2p形半導体層132pと接続される。
The first p-
第1pn接合素子131及び第2pn接合素子132には、例えば、SOI(Silicon-On-Insulator)単結晶シリコン層が用いられる。
For example, an SOI (Silicon-On-Insulator) single crystal silicon layer is used for the first
第1pn接合素子131及び第2pn接合素子132の周囲には、絶縁層133が設けられている。絶縁層133には、例えば、埋め込み酸化シリコン層が用いられる。
An insulating
第1支持梁121は、検出部130の一端に接続され、検出部130を基板301の上方に支持する。第2支持梁122は、検出部130の他端に接続され、検出部130を基板301の上方に支持する。
The
第1支持梁121には、第1導電部121cが設けられる。第1導電部121cの一端は、熱電変換部135の一端(例えば、第1p形半導体層電極131b)に電気的に接続され、第1導電部121cの他端は、例えば、複数の行配線210のいずれかに電気的に接続される。
The
第2支持梁122には、第2導電部122cが設けられる。第2導電部122cの一端は、熱電変換部135の他端(例えば、第2n形半導体層電極132b)に電気的に接続され、第2導電部122cの他端は、例えば、複数の列配線220のいずれかに電気的に接続される。
The
なお、検出部130、第1支持梁121及び第2支持梁122と、基板301と、の間に中空構造138が設けられている。中空構造138は、基板301の一部を除去することによって形成される。
A hollow structure 138 is provided between the
なお、第1支持梁121及び第2支持梁122は、検出部130の周囲を取り囲むように形成されている。第1支持梁121及び第2支持梁122は、細長い形状を有する。
The
赤外線吸収部134に入射した赤外線に応じて発生した熱に基づいて、熱電変換部135において電気信号(第1電気信号sg1)が生成される。
An electric signal (first electric signal sg1) is generated in the
そして、行配線210から、第1支持梁121の第1導電部121cを介して、熱電変換部135にバイアス電圧Vdが供給される。熱電変換部135を通過した電気信号は、第2支持梁122の第2導電部122cを介して、列配線220に伝達される。
The bias voltage Vd is supplied from the
なお、上記の構成は一例であり、本発明の実施形態において、赤外線検出画素110の構成は任意である。
In addition, said structure is an example and in embodiment of this invention, the structure of the
(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の構成を例示する模式図である。
図7に表したように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子311においては、接続部Cpが、第3トランジスタTr3を有している。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic view illustrating the configuration of an infrared solid-state imaging device according to the second embodiment of the invention.
As illustrated in FIG. 7, in the infrared solid-
第3トランジスタTr3の第3ソースTr3sは、第1トランジスタTr1の第1ドレインTr1dに電気的に接続される。第3トランジスタTr3の第3ドレインTr3dは、蓄積容量Csの一端に接続される。第3トランジスタTr3の第3ゲートTr3gには、駆動パルス信号HASELが入力される。 The third source Tr3s of the third transistor Tr3 is electrically connected to the first drain Tr1d of the first transistor Tr1. The third drain Tr3d of the third transistor Tr3 is connected to one end of the storage capacitor Cs. The drive pulse signal HASEL is input to the third gate Tr3g of the third transistor Tr3.
すなわち、第3トランジスタTr3の第3ゲートTr3gには、第1ドレインTr1dと、蓄積容量Csの上記の一端と、の電気的接続状態を制御する駆動パルス信号HASELが入力される。これにより、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子311においては、第1ドレインTr1dと、蓄積容量Csの一端と、が接続状態または非接続状態に切り替えられる。
That is, the drive pulse signal HASEL for controlling the electrical connection state between the first drain Tr1d and the one end of the storage capacitor Cs is input to the third gate Tr3g of the third transistor Tr3. Thereby, in the infrared solid-
図8は、本発明の第2の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の動作を例示する模式図である。
図8(a)は第2電気信号sg2を例示し、図8(b)は第3電気信号sg3を例示し、図8(c)は第4電気信号sg4を例示し、図8(d)はリセットゲート信号RSを例示し、図8(e)は行選択信号sgsを例示し、図8(f)は駆動パルス信号HASELを例示している。これらの図において横軸は時間tである。
FIG. 8 is a schematic view illustrating the operation of the infrared solid-state imaging device according to the second embodiment of the invention.
8A illustrates the second electrical signal sg2, FIG. 8B illustrates the third electrical signal sg3, FIG. 8C illustrates the fourth electrical signal sg4, and FIG. 8 illustrates the reset gate signal RS, FIG. 8E illustrates the row selection signal sgs, and FIG. 8F illustrates the drive pulse signal HASEL. In these figures, the horizontal axis is time t.
図8(d)に表したように、第1時刻tb1よりも前の期間において、第2トランジスタTr2の第2ゲートTr2gに印加されるリセットゲート信号RSは第1リセットゲート電圧VRS1に設定される。これにより、蓄積容量Csにはリセット電圧Vrsが印加され、蓄積容量Csが充電される。 As shown in FIG. 8D, in the period before the first time tb1, the reset gate signal RS applied to the second gate Tr2g of the second transistor Tr2 is set to the first reset gate voltage VRS1. . As a result, the reset voltage Vrs is applied to the storage capacitor Cs, and the storage capacitor Cs is charged.
図8(e)に表したように、行選択回路305は、第1時刻ta1において、行配線210を介して、選択された赤外線検出画素110に、行選択信号sgsとしてバイアス電圧Vdを印加する。すなわち、選択された行配線210に接続された赤外線検出画素110にバイアス電圧Vdが印加される。
As shown in FIG. 8E, the
これにより、図8(a)に表したように、第1の実施形態と同様に、第1トランジスタTr1にドレイン−ソース間電流Idsが流れ、蓄積容量電圧Vint(第2電気信号sg2)は、式(2)で変化する。蓄積容量電圧Vintは、時間tの経過と共に、リセット電圧Vrsから、単調に減少する。 As a result, as shown in FIG. 8A, the drain-source current Ids flows through the first transistor Tr1 as in the first embodiment, and the storage capacitor voltage Vint (second electrical signal sg2) is It changes with Formula (2). The storage capacitor voltage Vint monotonously decreases from the reset voltage Vrs with the passage of time t.
本実施形態においては、第2時刻tb2において、接続部Cpの第3トランジスタTr3をオフ状態にする。
すなわち、図8(f)に表したように、第2時刻tb2において、第3トランジスタTr3の第3ゲートTr3gに入力される駆動パルス信号HASELは、低電圧状態とされる。これにより、蓄積容量Csは、第1トランジスタTr1から切り離される。このときの蓄積容量電圧Vintを第2時刻蓄積容量電圧Vint2とすると、第2時刻蓄積容量電圧Vint2は、以下の式(4)で表される。
Vint2 = Vrs −Ids×(tb2−tb1)÷Cint …(4)
そして、図8(d)に表したように、第2時刻tb2において、第2トランジスタTr2の第2ゲートTr2gに印加されるリセットゲート信号RSを第2リセットゲート電圧VRS2に設定する。これにより、蓄積容量Csの充電が開始される。例えば、第2リセットゲート電圧VRS2は、第1リセットゲート電圧VRS1よりも低い電圧とされることが望ましい。これにより、第2時刻ta2以降における蓄積容量Csの充電がゆっくりと行われ、検出精度が高まる。
In the present embodiment, at the second time tb2, the third transistor Tr3 of the connection unit Cp is turned off.
That is, as shown in FIG. 8F, at the second time tb2, the drive pulse signal HASEL input to the third gate Tr3g of the third transistor Tr3 is in a low voltage state. As a result, the storage capacitor Cs is disconnected from the first transistor Tr1. When the storage capacitor voltage Vint at this time is the second time storage capacitor voltage Vint2, the second time storage capacitor voltage Vint2 is expressed by the following equation (4).
Vint2 = Vrs−Ids × (tb2−tb1) ÷ Cint (4)
Then, as shown in FIG. 8D, the reset gate signal RS applied to the second gate Tr2g of the second transistor Tr2 is set to the second reset gate voltage VRS2 at the second time tb2. Thereby, charging of the storage capacitor Cs is started. For example, it is desirable that the second reset gate voltage VRS2 is lower than the first reset gate voltage VRS1. Thereby, the storage capacitor Cs is slowly charged after the second time ta2, and the detection accuracy is increased.
第2時刻ta2以降における蓄積容量電圧Vintは、以下の式(5)によって表される。
Vint = Vint2 + Irs×tsig …(5)
ここで、tsigは、第2時刻ta2以降の経過時間である。そして、電流Irsは、第2トランジスタTr2の第2ソースTr2s及び第2ドレインTr2dに流れるドレイン−ソース間電流である。
The storage capacitor voltage Vint after the second time ta2 is expressed by the following equation (5).
Vint = Vint2 + Irs × tsig (5)
Here, tsig is an elapsed time after the second time ta2. The current Irs is a drain-source current flowing through the second source Tr2s and the second drain Tr2d of the second transistor Tr2.
上記の式(4)及び式(5)から、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと等しくなるまでの経過時間tsigは、以下の関係で表される。
Vrs−Ids・t÷Cint+Irs×tsig = Vref
すなわち、以下の式(6)が成り立つ。
tsig= (Vref−Vrs+Ids・t÷Cint)÷Irs
= (Vref−Vrs+α×(Vsl−Vth)2)÷Irs …(6)
ここで、αは定数である。
From the above equations (4) and (5), the elapsed time tsig until the storage capacitor voltage Vint becomes equal to the reference voltage Vref is expressed by the following relationship.
Vrs−Ids · t ÷ Cint + Irs × tsig = Vref
That is, the following formula (6) is established.
tsig = (Vref−Vrs + Ids · t ÷ Cint) ÷ Irs
= (Vref−Vrs + α × (Vsl−Vth) 2 ) ÷ Irs (6)
Here, α is a constant.
すなわち、図8(a)に表したように、第1電位Vsl1が低いとき(第2状態S2のとき)は、第3時刻tb3において、蓄積容量電圧Vintが、参照電圧Vrefと同じ値になる。第1電位Vsl1が高いとき(第1状態S1のとき)は、第3時刻tb3よりも後の第4時刻tb4において、蓄積容量電圧Vintが、参照電圧Vrefと同じ値になる。すなわち、赤外線信号が高いとき(第1電位Vsl1が高いとき)は、赤外線信号が低いとき(第1電位Vsl1が低いとき)よりも遅く(後に)、蓄積容量電圧Vintが参照電圧Vrefと同じになる。 That is, as shown in FIG. 8A, when the first potential Vsl1 is low (in the second state S2), the storage capacitor voltage Vint becomes the same value as the reference voltage Vref at the third time tb3. . When the first potential Vsl1 is high (in the first state S1), the storage capacitor voltage Vint becomes the same value as the reference voltage Vref at the fourth time tb4 after the third time tb3. That is, when the infrared signal is high (when the first potential Vsl1 is high), the storage capacitor voltage Vint is the same as the reference voltage Vref when the infrared signal is low (when the first potential Vsl1 is low). Become.
そして、図8(b)に表したように、第2時刻tb2以降において、蓄積容量電圧Vintが、比較回路50によって、参照電圧Vrefと比較される。比較回路50は、第3電気信号sg3として、蓄積容量電圧Vintと参照電圧Vrefとの関係に基づいて、低電圧VLまたは高電圧VHを出力する。
Then, as shown in FIG. 8B, the storage capacitor voltage Vint is compared with the reference voltage Vref by the
そして、図8(c)に表したように、カウンタ回路65は、行選択回路305が赤外線検出画素110を選択し、ドレイン−ソース間電流Idsが流れ始めたとき(第1時刻tb1)から、カウントパルス(第4電気信号sg4)をラッチ回路64に供給し始める。
As shown in FIG. 8C, the
エッジ検出回路63により、第3電気信号sg3における低電圧VLから高電圧VHへの遷移タイミングが検出され、この遷移タイミングのときにラッチ回路64はカウントパルスの入力個数をメモリするのをストップさせる。
The
このような動作が、全ての列配線220で同時に行われ、また、全ての行配線210で順次で行われる。
Such an operation is performed simultaneously on all the column wirings 220 and sequentially on all the
第1の実施形態に関する式(3)においては、経過時間tsigが第1電位Vsl1の−2乗に比例するのに対して、第2の実施形態に関する式(6)においては、経過時間tsig2は、第1電位Vsl1の2乗に比例する。第1電位Vsl1が、(Vsl1+ΔVsl)と、微小に変化した場合の経過時間の変化は、式(3)においては、第1電位Vsl1の−3乗に比例するが、式(6)においては、第1電位Vsl1の1乗に比例することになる。 In the equation (3) related to the first embodiment, the elapsed time tsig is proportional to the −2 power of the first potential Vsl1, whereas in the equation (6) related to the second embodiment, the elapsed time tsig2 is , Which is proportional to the square of the first potential Vsl1. The change in elapsed time when the first potential Vsl1 is slightly changed to (Vsl1 + ΔVsl) is proportional to the −3rd power of the first potential Vsl1 in the equation (3), but in the equation (6), This is proportional to the first power of the first potential Vsl1.
すなわち、式(6)が適用される本実施形態に係る赤外線固体撮像素子311においては、小信号特性が優れる。赤外線固体撮像素子311においては、熱電変換の変換率が、第1電位Vsl1に依存して線形に変化するため、AD変換特性回路の線形性という点でより望ましい。
That is, in the infrared solid-
赤外線固体撮像素子311によれば、ノイズを低減し、線形特性で高感度の赤外線固体撮像素子が提供できる。
According to the infrared solid-
なお、上記の動作は、制御部270によって実施できる。すなわち、図7に表したように、赤外線固体撮像素子311における制御部270は、第3トランジスタTr3に駆動パルス信号HASELをさらに供給することができる。なお、このような動作を実施する制御部は、赤外線固体撮像素子311の外部に設けても良く、この場合には、赤外線固体撮像素子311は、赤外線固体撮像素子311の外部に設けられた制御部から所望の信号を受取り、所望の動作が実行される。
The above operation can be performed by the
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の構成を例示する模式図である。
図9に表したように、本実施形態に係る赤外線固体撮像素子312においては、赤外線検出画素アレイ250は、複数の赤外線検出画素110における赤外線の感度よりも赤外線の感度が低い低感度画素110aをさらに有している。そして、低感度画素110aの低感度画素電気信号sg1aに基づく信号が、比較回路50の第2電気信号sg2が入力される入力部に入力される。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic view illustrating the configuration of an infrared solid-state imaging device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 9, in the infrared solid-
すなわち、検出回路部260は、複数の定電流源41をさらに有する。複数の定電流源41のそれぞれは、複数の積分増幅回路40と、複数の比較回路50と、をそれぞれ接続する複数の配線のそれぞれに接続される。
That is, the
複数の定電流源41のそれぞれには、低感度画素110aの低感度画素電気信号sg1aが入力される。複数の定電流源41のそれぞれは、低感度画素110aの低感度画素電気信号sg1aに基づく信号を、複数の蓄積容量Csのそれぞれの上記の一端のそれぞれに供給する。
The low-sensitivity pixel electric signal sg1a of the low-
低感度画素110aには、例えばpn接合素子を用いることができる。低感度画素110aは、例えば赤外線検出画素110の構成と類似の構成を有しているが、低感度画素110aには、例えば赤外線を反射する反射膜が設けられており、低感度画素110aにおける赤外線の感度は、赤外線検出画素110における赤外線の感度よりも低い。低感度画素110aは、例えば、受光する赤外線に関して感度が実質的に無い、無感度画素である。ただし、本実施形態はこれに限らず、低感度画素110aにおける赤外線の感度が、赤外線検出画素110における赤外線の感度よりも低ければ良い。
For the low-
低感度画素110aの一端には、低感度画素駆動回路42が接続されている。低感度画素駆動回路42により、低感度画素110aに低感度画素駆動信号sgsaが印加される。低感度画素駆動信号sgsaは、所定の期間、低感度画素用バイアス電圧Vdaとなる。
A low sensitivity
低感度画素110aの他端は、低感度画素用負荷トランジスタ31aのドレインに接続されている。低感度画素110aにおいては、受光した赤外線とは関係の無い、例えば、赤外線固体撮像素子312の温度などを反映する信号である低感度画素電気信号sg1aが生成される。すなわち、低感度画素110aのアノードには、低感度画素駆動回路42によって低感度画素用バイアス電圧Vdaが印加され、低感度画素110aに流れる電流値は、低感度画素用負荷トランジスタ31aによって定められる。これにより、低感度画素電気信号sg1aが生成される。
The other end of the
低感度画素電気信号sg1aは、複数の定電流源41のそれぞれに供給される。定電流源41のそれぞれにより、低感度画素110aの低感度画素電気信号sg1aに基づく電流が、複数の蓄積容量Csの一端(すなわち、接続部Cpの他端)に供給される。
The low sensitivity pixel electrical signal sg1a is supplied to each of the plurality of constant
定電流源41においては、低感度画素110aの出力である低感度画素電気信号sg1aの第2電位Vsl2が、赤外線検出画素110の出力である第1電気信号sg1の第1電位Vsl1と等しいときに、第1トランジスタTr1と同じ電流(ドレイン−ソース間電流Ids)を流すように調整されている。
In the constant
なお、本具体例では、接続部Cpとして、第3トランジスタTr3が用いられているが、接続部Cpは、図1に例示した単純な配線でも良い。 In this specific example, the third transistor Tr3 is used as the connection portion Cp. However, the connection portion Cp may be a simple wiring illustrated in FIG.
図10は、本発明の第3の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の動作を例示する模式図である。
図10(a)は第2電気信号sg2を例示し、図10(b)は第3電気信号sg3を例示し、図10(c)は第4電気信号sg4を例示し、図10(d)はリセットゲート信号RSを例示し、図10(e)は行選択信号sgsを例示し、図10(f)は駆動パルス信号HASELを例示し、図10(g)は、低感度画素駆動信号sgsaを例示している。
FIG. 10 is a schematic view illustrating the operation of the infrared solid-state imaging device according to the third embodiment of the invention.
10A illustrates the second electrical signal sg2, FIG. 10B illustrates the third electrical signal sg3, FIG. 10C illustrates the fourth electrical signal sg4, and FIG. 10 illustrates the reset gate signal RS, FIG. 10E illustrates the row selection signal sgs, FIG. 10F illustrates the drive pulse signal HASEL, and FIG. 10G illustrates the low-sensitivity pixel drive signal sgsa. Is illustrated.
図10(a)においては、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が小さいときに、赤外線検出画素110に強度が高い赤外線が照射したときの第1状態S1の特性と、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が小さいときに、赤外線検出画素110に強度が低い赤外線が照射したときの第2状態S2の特性と、が例示されている。さらに、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が大きいときに、赤外線検出画素110に強度が高い赤外線が照射したときの第3状態S3の特性と、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が大きいときに、赤外線検出画素110に強度が低い赤外線が照射したときの第4状態S4の特性と、が例示されている。
In FIG. 10A, when the offset voltage at the
図10(d)に表したように、第1時刻tc1よりも前において、リセットゲート信号RSは、リセットゲート電圧VRS(第1リセットゲート電圧VRS1)であり、蓄積容量Csには、リセット電圧Vrs印加される。 As shown in FIG. 10D, the reset gate signal RS is the reset gate voltage VRS (first reset gate voltage VRS1) before the first time tc1, and the storage capacitor Cs includes the reset voltage Vrs. Applied.
図10(e)に表したように、第1時刻tc1において、行選択信号sgsとしてバイアス電圧Vdが印加され、蓄積容量Csの蓄積容量電圧Vintは時間tとともに減少する。なお、図10(f)に表したように、駆動パルス信号HASELには高電圧が印加され、第3トランジスタTr3はオン状態である。 As shown in FIG. 10E, at the first time tc1, the bias voltage Vd is applied as the row selection signal sgs, and the storage capacitor voltage Vint of the storage capacitor Cs decreases with time t. As shown in FIG. 10F, a high voltage is applied to the drive pulse signal HASEL, and the third transistor Tr3 is in an on state.
図10(g)に表したように、第2時刻tc2において、低感度画素駆動信号sgsaは、低感度画素用バイアス電圧Vdaとされる。これにより、蓄積容量Csは充電される。 As shown in FIG. 10G, at the second time tc2, the low sensitivity pixel driving signal sgsa is set to the low sensitivity pixel bias voltage Vda. As a result, the storage capacitor Cs is charged.
このとき、図10(a)に表したように、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が小さいときに、赤外線検出画素110に強度が低い赤外線が照射したときの第2状態S2においては、第3時刻tc3において、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。そして、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が大きいときに、赤外線検出画素110に強度が低い赤外線が照射したときの第4状態S4においても、第3時刻tc3において、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。すなわち、オフセット電圧の大小に係わらず、赤外線の強度が低い場合は、第3時刻tc3に、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。
At this time, as shown in FIG. 10A, when the offset voltage in the
一方、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が小さいときに、赤外線検出画素110に強度が高い赤外線が照射したときの第1状態S1においては、第4時刻tc4において、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。そして、赤外線検出画素110におけるオフセット電圧が大きいときに、赤外線検出画素110に強度が高い赤外線が照射したときの第3状態S3においても、第4時刻tc4において、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。すなわち、オフセット電圧の大小に係わらず、赤外線の強度が高い場合は、第4時刻tc4に、蓄積容量電圧Vintは参照電圧Vrefの値に到達する。
On the other hand, when the offset voltage in the
図10(b)に表したように、比較回路50において、第3時刻tc3と第4時刻tc4とが検出され、図10(c)に表したように、第3時刻tc3と第4時刻tc4との差がパルスの数としてカウントされ、デジタル出力64Dが得られる。
As shown in FIG. 10B, the
本実施形態に係る赤外線固体撮像素子312によれば、赤外線検出画素110に比べ赤外線に対する感度が低い(例えば赤外線に対して実質的に感度を持たない)低感度画素110aを用いることで、赤外線検出画素110のオフセット電圧に依存しないデジタル値が得られる。すなわち、赤外線固体撮像素子312の周囲の環境の変化などによって変化するオフセット電圧を補償することで、安定した動作が得られる。赤外線固体撮像素子312によれば、ノイズを低減し、高安定動作で、高感度の赤外線固体撮像素子が得られる。
According to the infrared solid-
図11は、本発明の第3の実施形態に係る赤外線固体撮像素子の赤外線検出画素の構成を例示する模式的断面図である。
図11に表したように、低感度画素110aにおいては、図6に例示した赤外線検出画素110の構造において、赤外線吸収部134の上に(基板301とは反対の側に)、赤外線反射膜136が設けられている。なお、本具体例では、赤外線反射膜136の上にさらに絶縁膜137が設けられている。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the infrared detection pixel of the infrared solid-state imaging device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 11, in the low-
すなわち、赤外線固体撮像素子312においては、赤外線検出画素110のそれぞれは、基板301と離間して設けられた検出部130を有し、検出部130は、赤外線を吸収する赤外線吸収部134と、赤外線吸収部134と基板301との間に設けられ、基板301と離間し、赤外線吸収部134と熱的に接続され、赤外線吸収部134で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部135と、を有し、低感度画素110aは、赤外線を反射する赤外線反射膜136を有する。
That is, in the infrared solid-
これにより、低感度画素110aにおける赤外線の感度は、赤外線検出画素110における赤外線の感度よりも低くなる。例えば、低感度画素110aは、赤外線に対して実質的に感度を持たなくなる。
Thereby, the infrared sensitivity of the low-
図12は、本発明の第3の実施形態に係る別の赤外線固体撮像素子の赤外線検出画素の構成を例示する模式的断面図である。
図12に表したように、赤外線固体撮像素子313の低感度画素110aにおいては、熱電変換部(低感度熱電変換部135a)が、基板301と接している。
すなわち、赤外線固体撮像素子313においては、赤外線検出画素110のそれぞれは、基板301と離間して設けられた検出部130を有し、検出部130は、赤外線を吸収する赤外線吸収部134と、赤外線吸収部134と基板301との間に設けられ、基板301と離間し、赤外線吸収部134と熱的に接続され、赤外線吸収部134で吸収された赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部135と、を有し、低感度画素110aは、基板301と接して設けられた低感度熱電変換部135aを有する。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of an infrared detection pixel of another infrared solid-state imaging device according to the third embodiment of the invention.
As shown in FIG. 12, in the low-
That is, in the infrared solid-
これにより、低感度画素110aにおける赤外線の感度は、赤外線検出画素110における赤外線の感度よりも低くなる。例えば、低感度画素110aは、赤外線に対して実質的に感度を持たなくなる。
Thereby, the infrared sensitivity of the low-
なお、上記の実施形態に係る赤外線固体撮像素子においては、赤外線検出画素110として、一定の順方向電流を与えることにより温度変化を電圧変化に変換するシリコンpn接合素子を用いている。このような赤外線固体撮像素子は、SOI基板を用いることによって、シリコンLSI製造プロセスを用いて量産することができるという特長がある。また、シリコンpn接合素子の整流特性を利用して、行選択の機能を実現しているので画素構造が極めてシンプルであるという特長もある。ただし、本発明の実施形態は、これに限らず、赤外線検出画素110に用いる熱電変換部135の構成は任意である。
In the infrared solid-state imaging device according to the above-described embodiment, a silicon pn junction element that converts a temperature change into a voltage change by applying a constant forward current is used as the
本発明の実施形態に係る赤外線固体撮像素子によれば、ノイズを低減することができ、赤外線センサの温度分解能を表現するNETD(Noise Equivalent Temperature Difference:等価雑音温度差)を小さくすること、すなわち、雑音に相当する赤外線センサの温度差を小さくすることができる。 According to the infrared solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce noise and reduce NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) representing the temperature resolution of the infrared sensor, that is, The temperature difference of the infrared sensor corresponding to noise can be reduced.
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、赤外線固体撮像素子に含まれる赤外線検出画素アレイ、検出回路部、制御部、基板、行配線、列配線、赤外線検出画素、検出部、赤外線吸収部、熱電変換部、支持梁、赤外線反射膜、負荷トランジスタ、低感度画素、積分増幅回路、比較回路、蓄積容量、トランジスタ等の各要素の具体的な構成の、形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の変更を加えたものであっても、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, infrared detection pixel array, detection circuit unit, control unit, substrate, row wiring, column wiring, infrared detection pixel, detection unit, infrared absorption unit, thermoelectric conversion unit, support beam, infrared reflection film included in the infrared solid-state imaging device , Load transistors, low-sensitivity pixels, integral amplification circuits, comparison circuits, storage capacitors, transistors, etc., with various modifications made by those skilled in the art regarding the specific configuration of each element, such as shape, size, material, and arrangement However, the present invention is included in the scope of the present invention as long as the present invention can be carried out in the same manner by appropriately selecting from a known range and similar effects can be obtained.
Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.
その他、本発明の実施の形態として上述した赤外線固体撮像素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての赤外線固体撮像素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。 In addition, all infrared solid-state image sensors that can be implemented by those skilled in the art based on the above-described infrared solid-state image sensor as an embodiment of the present invention are included in the present invention as long as they include the gist of the present invention. Belongs to the range.
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。 In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .
31…負荷トランジスタ、 31a…低感度画素用負荷トランジスタ、 40…積分増幅回路、 41…定低電流源、 42…低感度画素駆動回路、 49…記憶部、 49a…CDS回路、 49b…サンプルホールド回路、 49c…バッファ、 49d、49e…スイッチ、 49f…出力端子、 49g…比較器、 49h…参照電圧、 49i…順序回路、 49j…mビットメモリユニット、 49k…nビットメモリユニット、 49l…共通カウンタ、 49m…デジタル出力、 50…比較回路、 63…エッジ検出回路、 64…ラッチ回路、 64D…デジタル出力、 65…カウンタ回路、 110…赤外線検出画素、 110a…低感度画素、 121…第1支持梁、 121c…第1導電部、 122…第2支持梁、 122c…第2導電部、 130…検出部、 131…第1pn接合素子、 131a…コンタクト、 131b…第1p形半導体層電極、 131bc…接続電極、 131c…コンタクト、 131n…第1n形半導体層、 131p…第1p形半導体層、 132…第2pn接合素子、 132a…コンタクト、 132b…第2n形半導体層電極、 132c…コンタクト、 132n…第2n形半導体層、 132p…第2p形半導体層、 133…絶縁層、 134…赤外線吸収部、 135…熱電変換部、 135a…低感度熱電変換部、 136…赤外線反射膜、 137…絶縁膜、 138…中空構造、 210…行配線、 220…列配線、 250…赤外線検出画素アレイ、 260、269…検出回路部、 270…制御部、 301…基板、 305…行選択回路、 306…列選択回路、 310、311、312、313、319…赤外線固体撮像素子、 Cp…接続部、 Cs…蓄積容量、 GL1…固定電位配線、 HASEL…駆動パルス信号、 RGL…リセットゲート配線、 RS…リセットゲート信号、 S1〜S4…第1〜第4状態、 SS…セット電圧、 SSL…セット電圧配線、 Tr1〜Tr3…第1〜第3トランジスタ、 Tr1d〜Tr3d…第1〜第3ドレイン、 Tr1g〜Tr3g…第1〜第3ゲート、 Tr1s〜Tr3s…第1〜第3ソース、 V49f…電圧、 V49h…参照電圧、 VH…高電圧、 VL…低電圧、 VREFL…参照電圧配線、 VRS…リセットゲート電圧、 VRS1、VRS2…第1及び第2リセットゲート電圧、 VRSL…リセットゲート配線、 VS…リセットソース信号、 Vd…バイアス電圧、 Vda…低感度画素用バイアス電圧、 Vf…直列電圧、 Vint…蓄積容量電圧、 Vint2…第2時刻蓄積容量電圧、 Vref…参照電圧、 Vrs…リセット電圧、 Vsl0…暗状態電位、 Vsl1、Vsl2…第1及び第2電位、 sg1〜sg4…第1〜第4電気信号、 sg1a…低感度画素電気信号、 sgs…行選択信号、 sgsa…低感度画素駆動信号、 t…時間、 ta1、tb1、tc1…第1時刻、 ta2、tb2、tc2…第2時刻、 ta3、tb3、tc3…第3時刻、 ta4、tb4、tc4…第4時刻
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板上に設けられた検出回路部と、
を備え、
前記赤外線検出画素アレイは、
前記基板の主面に対して平行な第1方向に延在する複数の行配線と、
前記主面に対して平行で、第1方向に対して非平行な第2方向に延在する複数の列配線と、
前記複数の行配線と、前記複数の列配線と、の間の交差部において、一端が前記複数の行配線のいずれかに接続され他端が前記複数の列配線のいずれかに接続され、受光する赤外線に基づいて第1電気信号を生成する複数の赤外線検出画素と、
を有し、
前記検出回路部は、
前記列配線に接続され、前記第1電気信号を積分増幅して第2電気信号を生成する複数の積分増幅回路と、
前記複数の積分増幅回路に接続され、前記第2電気信号と、予め定められた参照電圧と、を比較して、第3電気信号を出力する複数の比較回路と、
を有することを特徴とする赤外線固体撮像素子。 An infrared detection pixel array provided on the substrate;
A detection circuit unit provided on the substrate;
With
The infrared detection pixel array is
A plurality of row wirings extending in a first direction parallel to the main surface of the substrate;
A plurality of column wirings extending in a second direction parallel to the main surface and non-parallel to the first direction;
At the intersection between the plurality of row wirings and the plurality of column wirings, one end is connected to any of the plurality of row wirings, and the other end is connected to any of the plurality of column wirings. A plurality of infrared detection pixels that generate a first electrical signal based on the infrared rays
Have
The detection circuit unit includes:
A plurality of integral amplifier circuits connected to the column wiring and generating a second electrical signal by integrating and amplifying the first electrical signal;
A plurality of comparison circuits connected to the plurality of integrating amplifier circuits, comparing the second electric signal with a predetermined reference voltage, and outputting a third electric signal;
An infrared solid-state imaging device characterized by comprising:
第1トランジスタと、
接続部と、
蓄積容量と、
第2トランジスタと、
を有し、
前記第1トランジスタの第1ゲートは、前記複数の列配線の前記いずれかに電気的に接続され、
前記第1トランジスタの第1ソースは、セット電圧配線に電気的に接続され、
前記接続部の一端は、前記第1トランジスタの第1ドレインに電気的に接続され、
前記蓄積容量の一端は、前記接続部の他端に電気的に接続され、
前記蓄積容量の他端は、第1固定電位配線に電気的に接続され、
前記第2トランジスタの第2ゲートは、リセットゲート配線に電気的に接続され、
前記第2トランジスタの第2ソースは、リセット電圧配線に電気的に接続され、
前記第2トランジスタの第2ドレインは、前記蓄積容量の前記一端と、前記複数の比較回路のいずれかと、に電気的に接続されることを特徴とする請求項1記載の赤外線固体撮像素子。 Each of the plurality of integral amplifier circuits is
A first transistor;
A connection,
Storage capacity,
A second transistor;
Have
A first gate of the first transistor is electrically connected to the one of the plurality of column wirings;
A first source of the first transistor is electrically connected to a set voltage wiring;
One end of the connection part is electrically connected to the first drain of the first transistor,
One end of the storage capacitor is electrically connected to the other end of the connection part,
The other end of the storage capacitor is electrically connected to the first fixed potential wiring,
A second gate of the second transistor is electrically connected to a reset gate line;
A second source of the second transistor is electrically connected to a reset voltage wiring;
2. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second drain of the second transistor is electrically connected to the one end of the storage capacitor and one of the plurality of comparison circuits.
前記第3トランジスタの第3ソースは、前記第1ドレインに電気的に接続され、
前記第3トランジスタの第3ドレインは、前記蓄積容量の前記一端に接続され、
前記第3トランジスタの第3ゲートには、前記第1ドレインと、前記蓄積容量の前記一端と、の電気的接続状態を制御する駆動パルス信号が入力されことを特徴とする請求項2記載の赤外線固体撮像素子。 The connection portion includes a third transistor,
A third source of the third transistor is electrically connected to the first drain;
A third drain of the third transistor is connected to the one end of the storage capacitor;
3. The infrared ray according to claim 2, wherein a drive pulse signal for controlling an electrical connection state between the first drain and the one end of the storage capacitor is input to a third gate of the third transistor. Solid-state image sensor.
記複数の赤外線検出画素における赤外線の感度よりも赤外線の感度が低い低感度画素をさらに有し、
前記低感度画素の低感度画素電気信号に基づく信号が、前記比較回路の前記第2電気信号が入力される入力部に入力されることを特徴とする請求項2または3のいずれか1つに記載の赤外線固体撮像素子。 The infrared detection pixel array is
The low-sensitivity pixel having a lower infrared sensitivity than the infrared sensitivity of the plurality of infrared detection pixels,
The signal based on the low-sensitivity pixel electric signal of the low-sensitivity pixel is input to an input unit to which the second electric signal of the comparison circuit is input. The infrared solid-state imaging device described.
前記複数の定電流源には、前記低感度画素の前記低感度画素電気信号が入力され、前記複数の定電流源は、前記低感度画素の前記低感度画素電気信号に基づく前記信号を、複数の前記蓄積容量の複数の前記一端に供給することを特徴とする請求項4記載の赤外線固体撮像素子。 The detection circuit unit further includes a plurality of constant current sources respectively connected to a plurality of wirings connecting the plurality of integration amplifier circuits and the plurality of comparison circuits.
The low-sensitivity pixel electrical signals of the low-sensitivity pixels are input to the plurality of constant-current sources, and the plurality of constant-current sources receive a plurality of signals based on the low-sensitivity pixel electrical signals of the low-sensitivity pixels. The infrared solid-state imaging device according to claim 4, wherein the infrared solid-state imaging device is supplied to the plurality of ends of the storage capacitor.
前記検出部は、
赤外線を吸収する赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された前記赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、
を有し、
前記低感度画素は、前記基板と接して設けられた低感度熱電変換部を有することを特徴とする請求項4または5に記載の赤外線固体撮像素子。 The infrared detection pixel has a detection unit provided apart from the substrate,
The detector is
An infrared absorber that absorbs infrared rays;
It is provided between the infrared absorption part and the substrate, is separated from the substrate, is thermally connected to the infrared absorption part, and converts a temperature change due to the infrared ray absorbed by the infrared absorption part into an electrical signal. A thermoelectric converter,
Have
The infrared solid-state imaging device according to claim 4, wherein the low-sensitivity pixel includes a low-sensitivity thermoelectric conversion unit provided in contact with the substrate.
前記検出部は、
赤外線を吸収する赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部と前記基板との間に設けられ、前記基板と離間し、前記赤外線吸収部と熱的に接続され、前記赤外線吸収部で吸収された前記赤外線による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部と、
を有し、
前記低感度画素は、赤外線を反射する赤外線反射膜を有することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の赤外線固体撮像素子。 The infrared detection pixel has a detection unit provided apart from the substrate,
The detector is
An infrared absorber that absorbs infrared rays;
It is provided between the infrared absorption part and the substrate, is separated from the substrate, is thermally connected to the infrared absorption part, and converts a temperature change due to the infrared ray absorbed by the infrared absorption part into an electrical signal. A thermoelectric converter,
Have
The infrared solid-state imaging device according to any one of claims 4 to 6, wherein the low-sensitivity pixel includes an infrared reflecting film that reflects infrared rays.
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