JP2502703B2 - マトリックス型赤外線固体撮像装置 - Google Patents
マトリックス型赤外線固体撮像装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マトリックス型赤外線固体撮像装置に関す
るものである。
るものである。
従来の技術 従来、物体の温度分布を非接触で測定する赤外線撮像
装置には、赤外線を光量子として検出する量子型検出
器、あるいは熱として吸収して素子の温度変化を電気信
号に変換する熱型検出器が採用される。前者は応答速度
が速く高感度であるが、液体窒素温度への冷却を必要と
し、感度の波長依存性が大きい。後者は応答は遅いが、
常温動作が可能で長波長での感度が高いという特長を有
し、家庭用、一般民需用として期待されている。
装置には、赤外線を光量子として検出する量子型検出
器、あるいは熱として吸収して素子の温度変化を電気信
号に変換する熱型検出器が採用される。前者は応答速度
が速く高感度であるが、液体窒素温度への冷却を必要と
し、感度の波長依存性が大きい。後者は応答は遅いが、
常温動作が可能で長波長での感度が高いという特長を有
し、家庭用、一般民需用として期待されている。
この赤外線撮像装置の２次元化について、単一もしく
は線センサを回転または振動光学系を用いて２次元操作
を行なう光学走査方式、あるいは、マトリックス検出器
に信号を結像させて電子ビームにより信号を読みだす電
子ビーム方式、あるいは、電荷結合素子（CCD）のよう
な信号の自己走査機能を有する２次元固体電子走査部と
２次元の焦電型赤外線検出部とを一体化した自己走査方
式のものが種々考案されている。この一体化には、例え
ば赤外線物理（Infrared Physics）誌、19巻、511頁、
第４図に記載されているように、Inバンプ等の導電性金
属支柱を用いて焦電素子とCCDとを結合する方式が提案
されている。
は線センサを回転または振動光学系を用いて２次元操作
を行なう光学走査方式、あるいは、マトリックス検出器
に信号を結像させて電子ビームにより信号を読みだす電
子ビーム方式、あるいは、電荷結合素子（CCD）のよう
な信号の自己走査機能を有する２次元固体電子走査部と
２次元の焦電型赤外線検出部とを一体化した自己走査方
式のものが種々考案されている。この一体化には、例え
ば赤外線物理（Infrared Physics）誌、19巻、511頁、
第４図に記載されているように、Inバンプ等の導電性金
属支柱を用いて焦電素子とCCDとを結合する方式が提案
されている。
また、最近になり、検出部としてショットキー障壁を
形成し、CCDにより走査をする二次元赤外線撮像装置が
実現化された。
形成し、CCDにより走査をする二次元赤外線撮像装置が
実現化された。
さらに異なる従来例として、CCDを形成したシリコン
基板表面上に絶縁膜を介して直接センサ部を形成する構
造が提案されている（例えば、特開昭60-213057公
報）。
基板表面上に絶縁膜を介して直接センサ部を形成する構
造が提案されている（例えば、特開昭60-213057公
報）。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記した光学走査方式は、装置が大型
で消費電力が大きく機械的故障寿命も短いという課題を
有する。また、電子ビーム方式は、一般的に感度が低
く、しかも画素数がそれほど多く形成できないため分解
能が悪く、また前者と同様装置が大型になるなどの課題
がある。また、自己走査方式は前２方式に比べ、小型、
高性能、高信頼性といった利点が考えられ有望視されて
いるが、半導体素子とセンサ部との結合にまだ満足な方
法が得られていない。すなわち、導電性金属支柱を用い
て結線する方法では、結線の数が数100程度の場合に
は、信頼性も確保できるが結線の数が10000個を越える
と急激に技術的困難度が増大し、実用化は難しくなる。
また電極間隔が100μｍ程度以下になると均一形状の金
属支柱を形成するのは非常に難しくなるので高分解能の
固体撮像装置はできない。また、金属支柱を介してCCD
への熱放散が生じ感度が低下するという課題がある。
で消費電力が大きく機械的故障寿命も短いという課題を
有する。また、電子ビーム方式は、一般的に感度が低
く、しかも画素数がそれほど多く形成できないため分解
能が悪く、また前者と同様装置が大型になるなどの課題
がある。また、自己走査方式は前２方式に比べ、小型、
高性能、高信頼性といった利点が考えられ有望視されて
いるが、半導体素子とセンサ部との結合にまだ満足な方
法が得られていない。すなわち、導電性金属支柱を用い
て結線する方法では、結線の数が数100程度の場合に
は、信頼性も確保できるが結線の数が10000個を越える
と急激に技術的困難度が増大し、実用化は難しくなる。
また電極間隔が100μｍ程度以下になると均一形状の金
属支柱を形成するのは非常に難しくなるので高分解能の
固体撮像装置はできない。また、金属支柱を介してCCD
への熱放散が生じ感度が低下するという課題がある。
シリコン基板表面上に絶縁膜を介して直接センサ部を
形成する場合、センサ部として感度の良好な焦電特性を
示すPbTiO3等の薄膜を用いる場合は、薄膜形成に600℃
程度の雰囲気中でのスパッタリング工程を必要とするた
め、シリコン基板に形成済みのCCDの特性が劣化してし
まい良好な特性の固体撮像装置の実現は困難である。ま
た、大きな熱伝導と熱容量とを有するシリコン基板とセ
ンサ部とが近接しているため、センサ部の熱放散が大き
くなり撮像装置の温度分解能が低下するという課題も有
する。
形成する場合、センサ部として感度の良好な焦電特性を
示すPbTiO3等の薄膜を用いる場合は、薄膜形成に600℃
程度の雰囲気中でのスパッタリング工程を必要とするた
め、シリコン基板に形成済みのCCDの特性が劣化してし
まい良好な特性の固体撮像装置の実現は困難である。ま
た、大きな熱伝導と熱容量とを有するシリコン基板とセ
ンサ部とが近接しているため、センサ部の熱放散が大き
くなり撮像装置の温度分解能が低下するという課題も有
する。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
を目的とする。
課題を解決するための手段 本発明のマトリックス型赤外線固体撮像装置は、少な
くとも第１、第２のFET（電界効果トランジスタ）と、
少なくとも１個の焦電型赤外線固体素子により、その基
本ブロックを構成し、第１のFETのソースと第２のFETの
ドレイン、第２のFETのゲートと前記焦電型赤外線固体
素子の一方の端子をそれぞれ電気的に接続し、前記第２
のFETのソース及び前記焦電型赤外線固体素子の他方の
端子をアース電位に接続し、第１のFETのゲート及びド
レインを各々第１の電圧印加用共通電極及び第２の電圧
印加用共通電極に接続することを特徴としている。
くとも第１、第２のFET（電界効果トランジスタ）と、
少なくとも１個の焦電型赤外線固体素子により、その基
本ブロックを構成し、第１のFETのソースと第２のFETの
ドレイン、第２のFETのゲートと前記焦電型赤外線固体
素子の一方の端子をそれぞれ電気的に接続し、前記第２
のFETのソース及び前記焦電型赤外線固体素子の他方の
端子をアース電位に接続し、第１のFETのゲート及びド
レインを各々第１の電圧印加用共通電極及び第２の電圧
印加用共通電極に接続することを特徴としている。
作用 本発明の基本的な作用を以下に説明する。
測定対象物の温度変化ΔＴにより、焦電型赤外線固体
素子C1の表面電荷がΔＱ変化し、この電荷の変化により
C1の表裏にはΔＶ＝ΔQ/C（ＣはC1の電気容量）の電位
差が発生する。いま、C1の一方の電極はFETQ2のゲート
に接続されており、ゲート電位はΔＶだけ変動する。こ
の信号電圧ΔＶにより、Q2の半導体膜の導電率が大きく
変化し、所定の電位差Vdを所定の時間、FETQ1を介してQ
2のドレインに与えれば、ソースとドレインとの間の電
流変化ΔＩを測定することができるわけである。
素子C1の表面電荷がΔＱ変化し、この電荷の変化により
C1の表裏にはΔＶ＝ΔQ/C（ＣはC1の電気容量）の電位
差が発生する。いま、C1の一方の電極はFETQ2のゲート
に接続されており、ゲート電位はΔＶだけ変動する。こ
の信号電圧ΔＶにより、Q2の半導体膜の導電率が大きく
変化し、所定の電位差Vdを所定の時間、FETQ1を介してQ
2のドレインに与えれば、ソースとドレインとの間の電
流変化ΔＩを測定することができるわけである。
このΔＩと測定対象物の温度変化ΔＴとの関係はFET
の相互コンダクタンスGmを用いると次のように表わせ
る。
の相互コンダクタンスGmを用いると次のように表わせ
る。
ΔI/ΔＴ＝（ΔI/ΔＶ）＊（ΔV/ΔＱ）＊（ΔQ/ΔＴ） ＝Gm＊（1/C）＊ｒ＊Ａ ここで Ｃ ：焦電素子の電気容量 γ ：焦電係数 Ａ ：受光面積 である。
この式より明かなように、本発明の方法によれば、焦電
型赤外線固体撮像装置の読みだし信号はFETの増幅作用
により、従来の方法に比べGm倍改善される。また、薄膜
トランジスタ等を用いて、薄膜回路による焦電型赤外線
固体撮像装置の二次元化が容易であり、外部駆動回路に
より、Q1をスイッチングして、基本ブロックで発生して
いるこの電流値を順次読みだしてゆくことができる。本
発明の構造では、従来例のように導電性金属支柱を用い
てCCDと結合する必要がないため、製造は極めて容易で
あり、導電性金属支柱を介しての熱拡散の心配もない、
また数10μｍのセンサ部ピッチにも容易に対応できるた
め高分解能の固体撮像装置が可能となる。
型赤外線固体撮像装置の読みだし信号はFETの増幅作用
により、従来の方法に比べGm倍改善される。また、薄膜
トランジスタ等を用いて、薄膜回路による焦電型赤外線
固体撮像装置の二次元化が容易であり、外部駆動回路に
より、Q1をスイッチングして、基本ブロックで発生して
いるこの電流値を順次読みだしてゆくことができる。本
発明の構造では、従来例のように導電性金属支柱を用い
てCCDと結合する必要がないため、製造は極めて容易で
あり、導電性金属支柱を介しての熱拡散の心配もない、
また数10μｍのセンサ部ピッチにも容易に対応できるた
め高分解能の固体撮像装置が可能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図、第２図は本発明のマトリックス型赤外線固体
撮像装置の一実施例をしめす基本ブロックの回路図と薄
膜トランジスタを用いた一実施例の断面図である。
撮像装置の一実施例をしめす基本ブロックの回路図と薄
膜トランジスタを用いた一実施例の断面図である。
第１図に示すように、本発明のマトリックス型赤外線
固体撮像装置は、２個のQ1,Q2で示すFETと、１個の焦電
型赤外線固体素子C1により、その基本ブロックを構成
し、Q1のソースとQ2のドレイン、同Q2のゲートと焦電型
赤外線固体素子C1の一方の端子をそれぞれ電気的に接続
し、前記Q2のソース及び前記C1の他方の端子をアース電
位に接続している。
固体撮像装置は、２個のQ1,Q2で示すFETと、１個の焦電
型赤外線固体素子C1により、その基本ブロックを構成
し、Q1のソースとQ2のドレイン、同Q2のゲートと焦電型
赤外線固体素子C1の一方の端子をそれぞれ電気的に接続
し、前記Q2のソース及び前記C1の他方の端子をアース電
位に接続している。
これはたとえば、以下に示すような構造により実現で
きる。すなわち、第２図に示すように数μｍ〜数10μｍ
の膜厚を有するPbTiO3やPb1-xLaxTi1-x/4O3等の材料か
らなる焦電薄膜１を赤外線センサとして使用する。この
焦電薄膜１は単結晶基板を所定の厚さになるまで研磨し
て実施しても良いし、MgO等の、その表面にPbTiO3やPb
1-xLaxTi1-x/4O3等の焦電材料からなる薄膜をエピタキ
シャル成長できる基板上にスパッタ法等により所定の厚
さの薄膜を形成後、適当な工程で前記基板のみを除去す
ることによっても実現できる。
きる。すなわち、第２図に示すように数μｍ〜数10μｍ
の膜厚を有するPbTiO3やPb1-xLaxTi1-x/4O3等の材料か
らなる焦電薄膜１を赤外線センサとして使用する。この
焦電薄膜１は単結晶基板を所定の厚さになるまで研磨し
て実施しても良いし、MgO等の、その表面にPbTiO3やPb
1-xLaxTi1-x/4O3等の焦電材料からなる薄膜をエピタキ
シャル成長できる基板上にスパッタ法等により所定の厚
さの薄膜を形成後、適当な工程で前記基板のみを除去す
ることによっても実現できる。
この焦電薄膜１の裏面に20nm程度の膜厚を有するNiCr
等の赤外光の反射率が少ない金属層からなり、前記焦電
薄膜の一表面の電位を固定するためのセンサ電極２を設
ける。一方、焦電薄膜１の表面上は100nm程度の膜厚を
有し、Al等の金属薄膜かなるゲート電極３、さらにその
ゲート金属３を含む焦電薄膜１上に、100nm程度の膜厚
を有しスパッタ法等により形成されたAl2O3からなるゲ
ート絶縁膜４、さらにその上に二種類の形状からなり、
100nm程度の膜厚を有し、抵抗加熱法により形成されたC
dSeからなり、ゲート電極３の上方に設けた半導体薄膜
５、および別の場所に設けた半導体薄膜６、さらにその
上に数〜数十μｍの所定の間隔を隔てて100nm程度の膜
厚を有するNiCrからなるソース電極７、８及びドレイン
電極９、10、さらにその上に２μｍ程度の膜厚を有しポ
リイミド系樹脂からなる層間絶縁膜11、最後に500nm程
度の膜厚を有するAlからなり、層間絶縁膜11のコンタク
トホールを介してソース電極７、８及びドレイン電極
９、10を外部に引き出すための配線電極12、13から構成
されている。
等の赤外光の反射率が少ない金属層からなり、前記焦電
薄膜の一表面の電位を固定するためのセンサ電極２を設
ける。一方、焦電薄膜１の表面上は100nm程度の膜厚を
有し、Al等の金属薄膜かなるゲート電極３、さらにその
ゲート金属３を含む焦電薄膜１上に、100nm程度の膜厚
を有しスパッタ法等により形成されたAl2O3からなるゲ
ート絶縁膜４、さらにその上に二種類の形状からなり、
100nm程度の膜厚を有し、抵抗加熱法により形成されたC
dSeからなり、ゲート電極３の上方に設けた半導体薄膜
５、および別の場所に設けた半導体薄膜６、さらにその
上に数〜数十μｍの所定の間隔を隔てて100nm程度の膜
厚を有するNiCrからなるソース電極７、８及びドレイン
電極９、10、さらにその上に２μｍ程度の膜厚を有しポ
リイミド系樹脂からなる層間絶縁膜11、最後に500nm程
度の膜厚を有するAlからなり、層間絶縁膜11のコンタク
トホールを介してソース電極７、８及びドレイン電極
９、10を外部に引き出すための配線電極12、13から構成
されている。
この中で、ゲート電極３、ゲート絶縁膜４、半導体膜
５、ソース電極７及びドレイン電極９は第１図のQ1を構
成する薄膜トランジスタであり、一方、半導体膜６、ソ
ース電極８及びドレイン電極10はQ2を構成する薄膜トラ
ンジスタであり、この場合ゲート絶縁膜は、焦電薄膜１
とゲート絶縁膜４の二層構造からなり、ゲート電極はセ
ンサ電極２となる。以上の構造により１画素を構成す
る。撮像装置として、これらの画素が複数個、マトリッ
クス状に配列している。
５、ソース電極７及びドレイン電極９は第１図のQ1を構
成する薄膜トランジスタであり、一方、半導体膜６、ソ
ース電極８及びドレイン電極10はQ2を構成する薄膜トラ
ンジスタであり、この場合ゲート絶縁膜は、焦電薄膜１
とゲート絶縁膜４の二層構造からなり、ゲート電極はセ
ンサ電極２となる。以上の構造により１画素を構成す
る。撮像装置として、これらの画素が複数個、マトリッ
クス状に配列している。
次に本発明の焦電型赤外線固体撮像装置の動作を詳し
くのべる。
くのべる。
今、例えばセンサ電極２とソース電極８との電圧をOV
とし、ゲート電極３に5Vを印加してQ1を構成する薄膜ト
ランジスタをON状態として、ドレイン電極９の電圧を5V
としてドレイン電極10に電圧を印加した本装置に、セン
サ電極２側から赤外光が入射し、焦電薄膜１の温度がΔ
Ｔだけ上昇する事により、焦電薄膜１のゲート絶縁膜４
との界面に正の電荷がΔＱだけ誘起する場合を考える。
この誘起した正の電荷により、ゲート絶縁膜４の焦電薄
膜１と接する面の電位はセンサ電極２の電位よりΔＶだ
け上昇する。これは、ゲート絶縁膜４の他方の面の半導
体薄膜６の表面にそのまま印加され、Q2の薄膜トランジ
スタのゲート電位がΔＶだけ変化したことに等しい。す
なわち、第３図に示した薄膜トランジスタのゲート電圧
VGとドレイン電流Ｉとの関係を表わす図において、動作
点がＡからＢに変化したことである。これによりドレイ
ン電流ＩにΔＩの変化が生じる。撮像装置としては、各
基本ブロックのQ2で発生したこのΔＩを、外部回路を走
査する事によりQ1をスイッチングして順次読みだしてゆ
く。焦電薄膜の温度が下降した場合には、前述の現象と
逆の現象が起こり薄膜トランジスタのドレイン電流は減
少する。
とし、ゲート電極３に5Vを印加してQ1を構成する薄膜ト
ランジスタをON状態として、ドレイン電極９の電圧を5V
としてドレイン電極10に電圧を印加した本装置に、セン
サ電極２側から赤外光が入射し、焦電薄膜１の温度がΔ
Ｔだけ上昇する事により、焦電薄膜１のゲート絶縁膜４
との界面に正の電荷がΔＱだけ誘起する場合を考える。
この誘起した正の電荷により、ゲート絶縁膜４の焦電薄
膜１と接する面の電位はセンサ電極２の電位よりΔＶだ
け上昇する。これは、ゲート絶縁膜４の他方の面の半導
体薄膜６の表面にそのまま印加され、Q2の薄膜トランジ
スタのゲート電位がΔＶだけ変化したことに等しい。す
なわち、第３図に示した薄膜トランジスタのゲート電圧
VGとドレイン電流Ｉとの関係を表わす図において、動作
点がＡからＢに変化したことである。これによりドレイ
ン電流ＩにΔＩの変化が生じる。撮像装置としては、各
基本ブロックのQ2で発生したこのΔＩを、外部回路を走
査する事によりQ1をスイッチングして順次読みだしてゆ
く。焦電薄膜の温度が下降した場合には、前述の現象と
逆の現象が起こり薄膜トランジスタのドレイン電流は減
少する。
本発明の方法によれば、センサ部すなわち焦電薄膜１
の信号は、走査回路部すなわち薄膜トランジスタにより
Gm倍に増幅されて出力されるため、センサ感度は従来の
例に比べ数倍増加する。また走査回路を構成する半導体
薄膜６が直接、焦電薄膜１と接する構造のため、周知の
ホトリソグラフィ技術を用いれば、数10μｍ程度の画素
ピッチは極めて容易に実現でき空間分解能も従来の10μ
ｍピッチと比べれば数倍程度改善される。また、焦電薄
膜１の厚さに比べ、半導体薄膜６や、ソース電極８、ド
レイン電極10の厚さは、1/10以下であり、熱容量は非常
に小さい。このため信号となる熱が焦電薄膜１以外に放
散して、信号レベルが低下する事もほとんどない。これ
も従来の金属柱を形成する場合に比べての、本発明の構
造による大きな利点である。
の信号は、走査回路部すなわち薄膜トランジスタにより
Gm倍に増幅されて出力されるため、センサ感度は従来の
例に比べ数倍増加する。また走査回路を構成する半導体
薄膜６が直接、焦電薄膜１と接する構造のため、周知の
ホトリソグラフィ技術を用いれば、数10μｍ程度の画素
ピッチは極めて容易に実現でき空間分解能も従来の10μ
ｍピッチと比べれば数倍程度改善される。また、焦電薄
膜１の厚さに比べ、半導体薄膜６や、ソース電極８、ド
レイン電極10の厚さは、1/10以下であり、熱容量は非常
に小さい。このため信号となる熱が焦電薄膜１以外に放
散して、信号レベルが低下する事もほとんどない。これ
も従来の金属柱を形成する場合に比べての、本発明の構
造による大きな利点である。
焦電薄膜１として、分極軸（＜001＞方向）の90％が
一方向に配向しているものを用いれば、焦電係数γは6.
8×10-8C/cm2Kとなり、この値は200℃で100kV/cm印加し
て分極処理を行ったPbTiO3セラミクス（γ＝1.8×10-8C
/cm2K）と比べてかなり大きく、また、分極処理後の値
と比べ殆ど変わらないばかりでなく、配向率が小さい場
合の分極後の値よりも大きい。また誘電率は、配向率90
％の場合、セラミクスとほぼ同等の値で約200となる。
このように、高性能指数を示す焦電材料を用いれば、本
発明の構造により、マトリックス型赤外線固体撮像装置
のいっそうの高感度化を実現できる。
一方向に配向しているものを用いれば、焦電係数γは6.
8×10-8C/cm2Kとなり、この値は200℃で100kV/cm印加し
て分極処理を行ったPbTiO3セラミクス（γ＝1.8×10-8C
/cm2K）と比べてかなり大きく、また、分極処理後の値
と比べ殆ど変わらないばかりでなく、配向率が小さい場
合の分極後の値よりも大きい。また誘電率は、配向率90
％の場合、セラミクスとほぼ同等の値で約200となる。
このように、高性能指数を示す焦電材料を用いれば、本
発明の構造により、マトリックス型赤外線固体撮像装置
のいっそうの高感度化を実現できる。
また、焦電薄膜１として、化学式 (pbxLay)(TizZrw)O3で表わされ、 ａ）0.7≦ｘ≦１ 0.9≦ｘ＋ｙ≦１ 0.95≦ｚ≦１ ｗ
＝０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ 0.45≦ｚ≦１ ｚ＋ｗ＝１ ｃ）0.83≦ｘ≦１ ｘ＋ｙ＝１ 0.5≦ｚ≦１ 0.96≦ｚ＋ｗ≦１ のいずれかの組成を有する焦電薄膜材料を用いても同様
の効果が得られる。
＝０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ 0.45≦ｚ≦１ ｚ＋ｗ＝１ ｃ）0.83≦ｘ≦１ ｘ＋ｙ＝１ 0.5≦ｚ≦１ 0.96≦ｚ＋ｗ≦１ のいずれかの組成を有する焦電薄膜材料を用いても同様
の効果が得られる。
半導体薄膜５、６として、CdSe,CdS,CdTeまたはそれ
らの固溶体を用いれば、低温プロセスで高い移動度が得
られ、焦電薄膜１の特性を損なうことなく、Gmを大きく
できるため容易に高感度化が可能である。
らの固溶体を用いれば、低温プロセスで高い移動度が得
られ、焦電薄膜１の特性を損なうことなく、Gmを大きく
できるため容易に高感度化が可能である。
次ぎに、ゲート絶縁膜４の二層化について述べる。一
般に薄膜トランジスタにおいては、半導体薄膜とゲート
絶縁膜との界面特性が良好であることが非常に重要であ
る。半導体薄膜と接する側の絶縁膜の材料として、SiO2
またはSi3N4を用いれば、半導体薄膜としてSiやCdSe,Cd
S等の半導体を用いる場合には非常に良好な界面特性を
示す。また、SiO2またはSi3N4と誘電率の高い絶縁膜と
を二層化すればピンホール等も激減し、総合的な誘電率
を高くでき、S/N比を大幅に向上させることができる。
更に、Si3N4等のように、10μｍ程度の波長の光を吸収
する膜を選ぶことも意味がある。これは焦電薄膜を透過
した光をこの絶縁膜で吸収し、焦電薄膜の熱信号を補助
できるためである。
般に薄膜トランジスタにおいては、半導体薄膜とゲート
絶縁膜との界面特性が良好であることが非常に重要であ
る。半導体薄膜と接する側の絶縁膜の材料として、SiO2
またはSi3N4を用いれば、半導体薄膜としてSiやCdSe,Cd
S等の半導体を用いる場合には非常に良好な界面特性を
示す。また、SiO2またはSi3N4と誘電率の高い絶縁膜と
を二層化すればピンホール等も激減し、総合的な誘電率
を高くでき、S/N比を大幅に向上させることができる。
更に、Si3N4等のように、10μｍ程度の波長の光を吸収
する膜を選ぶことも意味がある。これは焦電薄膜を透過
した光をこの絶縁膜で吸収し、焦電薄膜の熱信号を補助
できるためである。
層間絶縁膜11として、感光性を有するポリイミド系樹
脂を用いれば、パターニングが容易であるばかりでな
く、これらの膜は、耐酸素性や耐湿性にもすぐれてお
り、ガスや水蒸気による薄膜トランジスタの電気的特性
の劣化を防ぐパシベーション膜として作用する。また、
素子全体を補強し、はがれや割れ等を防止することがで
きる。
脂を用いれば、パターニングが容易であるばかりでな
く、これらの膜は、耐酸素性や耐湿性にもすぐれてお
り、ガスや水蒸気による薄膜トランジスタの電気的特性
の劣化を防ぐパシベーション膜として作用する。また、
素子全体を補強し、はがれや割れ等を防止することがで
きる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のマトリック
ス型赤外線固体撮像装置によれば、焦電薄膜とそれに密
着した半導体薄膜とで構成した薄膜トランジスタにより
信号増幅機能を有し、熱放散を激減する構造により、小
型で、感度が良く、高解像度が得られ、冷却の必要のな
い赤外線固体撮像装置を容易に製造、動作させることが
できるものである。
ス型赤外線固体撮像装置によれば、焦電薄膜とそれに密
着した半導体薄膜とで構成した薄膜トランジスタにより
信号増幅機能を有し、熱放散を激減する構造により、小
型で、感度が良く、高解像度が得られ、冷却の必要のな
い赤外線固体撮像装置を容易に製造、動作させることが
できるものである。
第１図は本発明のマトリックス型赤外線固体撮像装置の
一実施例を示す回路図、第２図は本発明のマトリックス
型赤外線固体撮像装置の一実施例を示す断面図、第３図
は本発明のマトリックス型赤外線固体撮像装置の動作を
説明するためのグラフである。 Q1,Q2……FET（電界効果トランジスタ）、C1……焦電型
赤外線固体素子、１……焦電薄膜、２……センサ電極、
３……ゲート電極、４……ゲート絶縁膜、５、６……半
導体薄膜群、７、８……ソース電極、９、10……ドレイ
ン電極群、11……層間絶縁膜、12、13……配線電極群
一実施例を示す回路図、第２図は本発明のマトリックス
型赤外線固体撮像装置の一実施例を示す断面図、第３図
は本発明のマトリックス型赤外線固体撮像装置の動作を
説明するためのグラフである。 Q1,Q2……FET（電界効果トランジスタ）、C1……焦電型
赤外線固体素子、１……焦電薄膜、２……センサ電極、
３……ゲート電極、４……ゲート絶縁膜、５、６……半
導体薄膜群、７、８……ソース電極、９、10……ドレイ
ン電極群、11……層間絶縁膜、12、13……配線電極群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 久仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】少なくとも第１、第２のFET（電界効果ト
ランジスタ）と、少なくとも１個の焦電型赤外線固体素
子により、その基本ブロックを構成し、第１のFETのソ
ースと第２のFETのドレイン、第２のFETのゲートと前記
焦電型赤外線固体素子の一方の端子をそれぞれ電気的に
接続し、前記第２のFETのソース及び前記焦電型赤外線
固体素子の他方の端子をアース電位に接続し、第１のFE
Tのゲート及びドレインを各々第１の電圧印加用共通電
極及び第２の電圧印加用共通電極に接続することを特徴
とするマトリックス型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項２】第１、第２のFETがMOS構造の薄膜トランジ
スタであることを特徴とする請求項１記載のマトリック
ス型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項３】一方の表面に電極を具備した焦電薄膜と、
前記焦電薄膜の他方の表面上に配列されたゲート電極薄
膜群と、これらの薄膜を被覆するように形成されたゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、互いに独
立した少なくとも二つの所定形状の半導体薄膜群と、前
記各半導体薄膜の表面上にそれぞれ所定形状の一組のソ
ース電極及びドレイン電極群と、これらの薄膜を被覆す
るように形成されたコンタクトホールを有する層間絶縁
膜と、前記層間絶縁膜上に形成され、前記コンタクトホ
ールを介して、前記ソース電極群及びドレイン電極群を
独立して接続する配線電極群とで構成される事を特徴と
するマトリックス型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項４】焦電薄膜の分極が一方向に揃った配向薄膜
であることを特徴とする請求項３記載のマトリックス型
赤外線固体撮像装置。 - 【請求項５】半導体薄膜がCdSe,CdS,CdTeまたはそれら
の固溶体であることを特徴とする請求項３記載のマトリ
ックス型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項６】ゲート絶縁膜が二層構造から成り、前記半
導体薄膜と接する側の絶縁膜がSiO2またはSi3N4からな
ることを特徴とする請求項３又は５記載のマトリックス
型赤外線固体撮像装置。 - 【請求項７】層間絶縁膜が感光性を有するポリイミド系
樹脂であることを特徴とする請求項３又は５記載のマト
リックス型赤外線固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228228A JP2502703B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | マトリックス型赤外線固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63228228A JP2502703B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | マトリックス型赤外線固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0275918A JPH0275918A (ja) | 1990-03-15 |
| JP2502703B2 true JP2502703B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=16873179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63228228A Expired - Fee Related JP2502703B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | マトリックス型赤外線固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502703B2 (ja) |
-
1988
- 1988-09-12 JP JP63228228A patent/JP2502703B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0275918A (ja) | 1990-03-15 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |