JP2720566B2 - Infrared solid-state imaging device - Google Patents

Infrared solid-state imaging device

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JP2720566B2
JP2720566B2 JP2063111A JP6311190A JP2720566B2 JP 2720566 B2 JP2720566 B2 JP 2720566B2 JP 2063111 A JP2063111 A JP 2063111A JP 6311190 A JP6311190 A JP 6311190A JP 2720566 B2 JP2720566 B2 JP 2720566B2
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photodetector
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、赤外線固体撮像素子に関し、さらに詳し
くは、ショットキバリアダイオードを赤外線の光検出器
に用いた赤外線固体撮像素子の改良に係るものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared solid-state imaging device, and more particularly, to an improvement in an infrared solid-state imaging device using a Schottky barrier diode as an infrared photodetector. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年,赤外線固体撮像素子としては、シリコンショッ
トキバリアダイオードを赤外線の光検出器に用いて、十
分に実用に耐え得る解像力を備えたものが開発されてい
る。
In recent years, as an infrared solid-state imaging device, a device using a silicon Schottky barrier diode as an infrared light detector and having a resolution sufficient to withstand practical use has been developed.

この種のショットキバリアダイオードを赤外線の光検
出器に用いた一般的な赤外線固体撮像素子として、こゝ
では、当該固体撮像素子における垂直方向の電荷転送手
段に、いわゆる,電荷掃き寄せ方式(CSD:Charge Sweep
Device)を採用した場合の従来例につき、第3図
(a),(b)を参照して述べる。この第3図(a)は
同上赤外線固体撮像素子での光検出器部の配置構成の概
要を示す平面パターン図、第3図(b)は同第3図
(a)におけるIIIb-IIIb線部の構成を模式的に表わし
た断面図である。
As a general infrared solid-state imaging device using this type of Schottky barrier diode as an infrared photodetector, here, a so-called charge sweeping method (CSD: Charge Sweep
A conventional example in which (Device) is employed will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A is a plan view showing the outline of the arrangement of the photodetector unit in the infrared solid-state imaging device, and FIG. 3B is a line IIIb-IIIb in FIG. 3A. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of FIG.

なお、このCSD方式による赤外線固体撮像素子につい
ては、例えば公知に係る文献(『ISSCC:IEEE Internati
onal Solid-State Circuits Conference.Digest of Tec
hnical Paper 1987年2月号の110頁』)に詳しく開示さ
れている。
In addition, for the infrared solid-state imaging device using the CSD method, for example, a known document (“ISSCC: IEEE Internati
onal Solid-State Circuits Conference.Digest of Tec
hnical Paper, February 1987, p. 110 ”).

すなわち,これらの第3図(a),(b)に示す従来
の赤外線固体撮像素子の構成において、符号1はp型シ
リコン基板であり、2は当該基板1の主面上に白金珪化
物などの金属珪化物とか金属を選択的に蒸着して形成さ
せたショットキバリアダイオードによる光検出器の金属
側電極を示し、3は当該金属側電極2の周囲に形成され
たn-型のガードリング、4は素子間分離および絶縁のた
めに設けられる酸化珪素膜、5は当該酸化珪素膜4上に
形成されたリンガラスなどの絶縁膜である。
That is, in the configuration of the conventional infrared solid-state imaging device shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), reference numeral 1 denotes a p-type silicon substrate, and 2 denotes a platinum silicide or the like on the main surface of the substrate 1. A metal-side electrode of a photodetector formed by selectively depositing a metal silicide or a metal by a Schottky barrier diode; 3 is an n - type guard ring formed around the metal-side electrode 2; Reference numeral 4 denotes a silicon oxide film provided for element isolation and insulation, and reference numeral 5 denotes an insulating film such as phosphorus glass formed on the silicon oxide film 4.

また、6は前記光検出器の金属側電極2に蓄積される
光信号電荷をn型埋め込みチャネルで形成した垂直転送
チャネル7に読み出すためのトランスファゲート部であ
り、8,9は前記金属側電極2の光信号電荷を垂直方向へ
転送するためのそれぞれに第1層,第2層の各ポリシリ
コン膜からなる転送電極を示し、10,11はこれらの各転
送電極8,9に接続されて垂直転送パルスを印加する第1
層のAl膜で形成したそれぞれに走査線、12は前記光検出
器上にあって、SiO,SiO2,SixNyなどの層間絶縁膜13を挾
むように第2層のAl膜で形成した反射膜である。
Reference numeral 6 denotes a transfer gate unit for reading out optical signal charges stored in the metal-side electrode 2 of the photodetector into a vertical transfer channel 7 formed by an n-type buried channel. And transfer electrodes 10 and 11 respectively connected to these transfer electrodes 8 and 9 for transferring the optical signal charges in the vertical direction. First to apply vertical transfer pulse
Scanning lines each formed by Al film layer 12 be on the photodetector, SiO, was formed by Al film of SiO 2, Si x N y second layer so as to sandwich an interlayer insulation film 13 such as It is a reflective film.

続いて、この従来例による素子構成の動作について述
べる。
Subsequently, the operation of the element configuration according to this conventional example will be described.

よく知られているように、まず、検出対象となる赤外
線は、シリコン基板1の裏面側から入射されて、ショッ
トキバリアダイオードの金属側電極2内に電子・正孔対
を形成するが、入射される赤外線のエネルギーがショッ
トキバリアダイオードのバリア高よりも高いときには、
バリアを越える正孔を生じ、電子が金属側電極2とガー
ドリング3に光信号電荷として蓄積される。そしてこの
とき、反射膜12は、前記シリコン基板1の裏面側から入
射される赤外線のうち,金属側電極2で吸収されなかっ
た赤外線を反射して、この反射光を再度,金属側電極2
に入射させることで、素子の受光感度を向上させる。
As is well known, first, an infrared ray to be detected is incident from the back side of the silicon substrate 1 to form an electron-hole pair in the metal-side electrode 2 of the Schottky barrier diode. When the infrared energy is higher than the barrier height of the Schottky barrier diode,
Holes are generated across the barrier, and electrons are accumulated in the metal electrode 2 and the guard ring 3 as optical signal charges. At this time, the reflection film 12 reflects the infrared light that is not absorbed by the metal-side electrode 2 out of the infrared light incident from the back surface side of the silicon substrate 1, and again reflects the reflected light.
Incident on the device improves the light receiving sensitivity of the element.

ついで、走査線10,11に順次,垂直転送パルスを印加
させることにより、前記蓄積された光信号電荷は、トラ
ンスファゲート6を介して垂直転送チャネル7に読み出
され、かつこの垂直転送チャネル7を通して垂直方向
(図では下向き)へ順次に転送され、図示しない水平CC
D(電荷結合素子:Charge Couplrd Device)に達した
後、再度,この水平CCD内を転送されて外部に出力され
る。
Next, by sequentially applying vertical transfer pulses to the scanning lines 10 and 11, the accumulated optical signal charges are read out to the vertical transfer channel 7 via the transfer gate 6, and are passed through the vertical transfer channel 7. It is sequentially transferred in the vertical direction (downward in the figure), and the horizontal CC (not shown)
After reaching D (Charge Coupled Device), it is transferred again inside the horizontal CCD and output to the outside.

また、このCSD方式による赤外線固体撮像素子におい
ては、1個の光検出器に蓄積される光信号電荷を1本の
垂直転送チャネル7に転送させ、かつ垂直転送チャネル
7の全体に広がつた光信号電荷を掃き寄せて水平CCDに
転送させるようにしており、このために垂直転送チャネ
ル7における電荷転送能力が非常に大きく、例えば、当
該垂直転送チャネル7の幅を2μmで設計したとして
も、通常での赤外線固体撮像素子の光検出器の大きさが
100×100μm2程度以下であることから、光検出器を構成
するショットキバリアダイオードの容量に蓄積可能な信
号電荷量に比較するとき、垂直転送チャネル7での最大
電荷転送量の方がはるかに大きいもので、結果的に、強
い赤外線が入射された場合での飽和信号量は、光検出器
の容量によつて決められることになる。
Further, in the infrared solid-state imaging device based on the CSD method, the optical signal charges stored in one photodetector are transferred to one vertical transfer channel 7 and the light spread over the entire vertical transfer channel 7. The signal charges are swept and transferred to the horizontal CCD. Therefore, the charge transfer capability of the vertical transfer channel 7 is extremely large. For example, even if the width of the vertical transfer channel 7 is designed to be 2 μm, it is normal. Size of the infrared solid-state imaging device photodetector
Since it is about 100 × 100 μm 2 or less, the maximum charge transfer amount in the vertical transfer channel 7 is much larger than the signal charge amount that can be stored in the capacitance of the Schottky barrier diode constituting the photodetector. As a result, the amount of saturation signal when strong infrared rays are incident is determined by the capacity of the photodetector.

一方,垂直方向の転送にCCDを使用した場合、CCD方式
では、1個の光検出器の信号電荷を1個の電極の下の転
送チャネルに転送させるので、一般にその飽和信号量が
CCDの最大電荷転送量を越えないように制限されてお
り、このためにCCD方式に比較してCSD方式では、飽和信
号量を大きくしてダイナミックレンジを上げることが可
能になる。
On the other hand, when a CCD is used for vertical transfer, the CCD method transfers signal charges of one photodetector to a transfer channel below one electrode, so that the saturation signal amount is generally small.
The maximum charge transfer amount of the CCD is limited so as not to exceed the maximum charge transfer amount. Therefore, in the CSD method, the saturation signal amount can be increased to increase the dynamic range as compared with the CCD method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前記のように構成される従来の赤外線
固体撮像素子では、飽和信号量が光検出器であるショッ
トキバリアダイオードの容量によつて決められるため
に、ダイナミックレンジの大きさがショットキバリアダ
イオードの容量により制限されるという問題点がある。
However, in the conventional infrared solid-state imaging device configured as described above, the amount of the saturation signal is determined by the capacitance of the Schottky barrier diode serving as the photodetector. There is a problem that is limited by.

この発明は、従来のこのような問題点を解消するため
になされたもので、その目的とするところは、光検出器
であるショットキバリアダイオードの容量を大きくして
飽和信号量を増し、これによつてダイナミックレンジを
大きくし得るようにした,この種の赤外線固体撮像素子
を提供することである。
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to increase the capacity of a Schottky barrier diode as a photodetector to increase a saturation signal amount. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an infrared solid-state imaging device of this kind which can increase the dynamic range.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記目的を達成するために、この発明に係る赤外線固
体撮像素子は、ショットキバリアダイオードを用いた光
検出器での金属側電極の周囲にあって、基板との間で容
量を形成する導電性膜を配設させると共に、当該導電性
膜を金属側電極とのみ電気的に接続させ、他とは絶縁分
離させたものである。
In order to achieve the above object, an infrared solid-state imaging device according to the present invention is a conductive film which forms a capacitor between a substrate and a metal side electrode in a photodetector using a Schottky barrier diode. And the conductive film is electrically connected only to the metal-side electrode, and is insulated and separated from the others.

すなわち、この発明は、半導体基板上に連設して配設
させたショットキバリアダイオードからなる赤外線の光
検出器と、当該光検出器に蓄積される信号電荷を外部に
読み出す手段とを少なくとも備える赤外線固体撮像素子
において、前記ショットキバリアダイオードによる光検
出器の金属側電極の周囲に、当該金属側電極と電気的に
接続され、かつ基板との間で容量を形成し、前記金属側
電極以外とは絶縁分離された導電性膜を配設させたこと
を特徴とする赤外線固体撮像素子である。
That is, the present invention provides an infrared photodetector comprising at least an infrared photodetector composed of a Schottky barrier diode disposed continuously on a semiconductor substrate, and means for reading out signal charges accumulated in the photodetector to the outside. In the solid-state imaging device, around the metal-side electrode of the photodetector by the Schottky barrier diode, the capacitor is electrically connected to the metal-side electrode, and forms a capacitance with the substrate. An infrared solid-state imaging device comprising a conductive film that is insulated and separated.

〔作用〕[Action]

従つて、この発明の赤外線固体撮像素子では、ショッ
トキバリアダイオードによる光検出器での金属側電極の
周囲に、当該金属側電極と電気的に接続する導電性膜を
配設させたから、この導電性膜と基板との間に容量を形
成でき、光検出器自体の容量を大きくして飽和信号量を
より以上に増加させ得るのである。
Therefore, in the infrared solid-state imaging device of the present invention, a conductive film electrically connected to the metal-side electrode is provided around the metal-side electrode in the photodetector using the Schottky barrier diode. A capacitance can be formed between the film and the substrate, and the capacitance of the photodetector itself can be increased to further increase the saturation signal amount.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明に係る赤外線固体撮像素子の実施例に
つき、第1図(a),(b)と第2図(a)ないし
(e)とを参照して詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of an infrared solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS. 2 (a) to 2 (e).

第1図(a),(b)はこの発明の一実施例を適用し
た赤外線固体撮像素子での光検出器部の配置構成の概要
を示す平面パターン図,および同上第1図(a)におけ
るIb-Ib線部の構成を模式的に表わした断面図であり、
これらの第1図(a),(b)に示す実施例構成におい
て、前記第3図(a),(b)に示す従来例構成と同一
符号は同一または相当部分を示している。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are plan pattern diagrams showing an outline of the arrangement of photodetectors in an infrared solid-state imaging device to which an embodiment of the present invention is applied, and FIGS. It is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the Ib-Ib line portion,
In the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the same reference numerals as those of the conventional configuration shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) denote the same or corresponding parts.

すなわち,これらの第1図(a),(b)に示す実施
例の赤外線固体撮像素子の構成においても、符号1はp
型シリコン基板であり、2は当該p型シリコン基板1の
主面上に白金珪化物などの金属珪化物とか金属を選択的
に蒸着して形成させたショットキバリアダイオードによ
る光検出器の金属側電極を示し、3は当該金属側電極2
の基板側周囲に形成されたn-型のガードリング、4は素
子間分離および絶縁のために設けられる酸化珪素膜、5
は当該酸化珪素膜4上に形成されたリンガラスなどの絶
縁膜である。
That is, in the configuration of the infrared solid-state imaging device of the embodiment shown in FIGS.
Reference numeral 2 denotes a metal electrode of a photodetector formed by a Schottky barrier diode formed by selectively depositing a metal silicide such as platinum silicide or a metal on the main surface of the p-type silicon substrate 1. 3 is the metal-side electrode 2
N - type guard ring formed around substrate side of silicon oxide film 4 provided for element isolation and insulation;
Is an insulating film such as phosphorus glass formed on the silicon oxide film 4.

また、6は前記ショットキバリアダイオードからなる
光検出器の金属側電極2に蓄積された光信号電荷をn型
埋め込みチャネルで形成した垂直転送チャネル7に読み
出すためのトランスファゲート部であり、8,9は前記金
属側電極2に蓄積された光信号電荷を垂直方向へ転送す
るためのそれぞれに第1層,第2層の各ポリシリコン膜
からなる転送電極を示し、10,11はこれらの各転送電極
8,9に接続されて垂直転送パルスを印加する第1層のAl
膜で形成したそれぞれに走査線、12は前記各光検出器上
にあって、SiO,SiO2,SixNyなどの層間絶縁膜13を挾むよ
うに第2層のAl膜で形成した反射膜である。
Reference numeral 6 denotes a transfer gate unit for reading out optical signal charges stored in the metal-side electrode 2 of the photodetector comprising the Schottky barrier diode into a vertical transfer channel 7 formed by an n-type buried channel. Denotes transfer electrodes made of first and second layers of polysilicon films for transferring the optical signal charges accumulated in the metal-side electrode 2 in the vertical direction. Reference numerals 10 and 11 denote these transfer electrodes, respectively. electrode
Al of the first layer connected to 8 and 9 to apply a vertical transfer pulse
Scanning lines each formed by film, 12 be on the each photodetector, SiO, SiO 2, Si x N y reflective film formed by Al film of the interlayer insulating film 13 to sandwich manner the second layer, such as It is.

さらに、14は前記ショットキバリアダイオードからな
る光検出器の金属側電極2の層間絶縁膜側周囲に形成さ
れて、当該金属側電極2に電気的に接続させた導電性膜
であり、例えば、第3層のポリシリコン膜からなつてい
る。なお、図中,符号15は前記素子間分離,絶縁用の酸
化珪素膜4の下に形成されるp+層である。
Further, reference numeral 14 denotes a conductive film formed around the metal-side electrode 2 of the photodetector made of the Schottky barrier diode on the side of the interlayer insulating film and electrically connected to the metal-side electrode 2. It consists of three polysilicon films. In the drawing, reference numeral 15 denotes ap + layer formed under the silicon oxide film 4 for element isolation and insulation.

次に、この実施例による素子構成の動作について述べ
る。
Next, the operation of the element configuration according to this embodiment will be described.

この実施例構成においても、まず、検出対象となる赤
外線は、p型シリコン基板1の裏面側から入射されて、
ショットキバリアダイオードの金属側電極2内に電子・
正孔対を形成するが、入射される赤外線のエネルギーが
ショットキバリアダイオードのバリア高よりも高いとき
には、バリアを越える正孔を生じ、電子が金属側電極2
とガードリング3に光信号電荷として蓄積される。また
このとき、反射膜12は、前記シリコン基板1の裏面側か
ら入射される赤外線のうち,金属側電極2で吸収されな
かった赤外線を反射して、この反射光を再度,金属側電
極2に入射させることで、素子の受光感度を向上させ
る。
Also in this embodiment, first, the infrared light to be detected enters from the back side of the p-type silicon substrate 1,
Electrons in the metal side electrode 2 of the Schottky barrier diode
A pair of holes is formed, but when the energy of the incident infrared ray is higher than the barrier height of the Schottky barrier diode, holes are generated that exceed the barrier, and electrons are generated by the metal-side electrode 2.
Is stored in the guard ring 3 as an optical signal charge. At this time, the reflection film 12 reflects the infrared light that is not absorbed by the metal-side electrode 2 out of the infrared light incident from the back side of the silicon substrate 1, and returns the reflected light to the metal-side electrode 2 again. By making the light incident, the light receiving sensitivity of the element is improved.

ついで、走査線10,11に順次,垂直転送パルスを印加
させることにより、前記蓄積された光信号電荷は、トラ
ンスファゲート6を介して垂直転送チャネル7に読み出
され、かつこの垂直転送チャネル7を通して垂直方向
(図では下向き)へ順次に転送され、水平CCDに達した
後、再度,この水平CCD内を転送されて外部に出力され
る。
Next, by sequentially applying vertical transfer pulses to the scanning lines 10 and 11, the accumulated optical signal charges are read out to the vertical transfer channel 7 via the transfer gate 6, and are passed through the vertical transfer channel 7. After being sequentially transferred in the vertical direction (downward in the figure) and reaching the horizontal CCD, it is transferred again in the horizontal CCD and output to the outside.

そして、この実施例構成の場合,ショットキバリアダ
イオードの金属側電極2における層間絶縁膜側周囲に形
成された導電性膜14は、p型シリコン基板1との間に容
量を形成しており、当該導電性膜14が金属側電極2に電
気的に接続されているため、結果的に、このショットキ
バリアダイオードからなる光検出器の容量を所期通りに
大きくすることができるのである。
In the case of this embodiment, the conductive film 14 formed around the metal-side electrode 2 of the Schottky barrier diode on the side of the interlayer insulating film forms a capacitance between the conductive film 14 and the p-type silicon substrate 1. Since the conductive film 14 is electrically connected to the metal electrode 2, the capacity of the photodetector including the Schottky barrier diode can be increased as expected.

こゝで、第2図(a)ないし(e)は前記第1図実施
例構成における矢示II相当部分,つまり、換言すると、
光検出器の容量を大きくするための導電性膜14での対応
部分の各別の構成例をそれぞれに示している。
2 (a) to 2 (e) are the parts corresponding to the arrow II in the embodiment of FIG. 1, that is, in other words,
Each configuration example of a corresponding portion of the conductive film 14 for increasing the capacity of the photodetector is shown.

すなわち,第2図(a)は、金属側電極2と導電性膜
14とを、スパッタなどの比較的カバレッジのよい装置を
用い、Ptなどの金属膜を蒸着させて形成した場合であ
り、この場合にあつては、金属側電極2とポリシリコン
膜からなる導電性膜14との間にPtSiなどによる接続膜16
が形成され、これら両者相互の電気的接続が良好になさ
れる。
That is, FIG. 2 (a) shows the metal side electrode 2 and the conductive film.
14 is a case where a metal film such as Pt is formed by vapor deposition using an apparatus having relatively good coverage such as sputtering. In this case, a conductive film made of a metal side electrode 2 and a polysilicon film is used. Connection film 16 of PtSi etc. between film 14
Are formed, and the electrical connection between them is made good.

また、同図(b)は、金属側電極2と導電性膜14と
を、比較的カバレッジのよくない蒸着装置を用い、Ptな
どの金属膜を蒸着させて形成した場合であり、この場合
には、別に前記走査線10,11としての第1層のAl膜と同
時に、これらの金属側電極2と導電性膜14間を接続する
同様なAl膜による接続膜17を周囲の少なくとも1ヶ所に
形成させればよく、こゝでも同様に良好な電気的接続が
なされる。
FIG. 3B shows a case where the metal-side electrode 2 and the conductive film 14 are formed by depositing a metal film such as Pt using an evaporation apparatus having relatively poor coverage. In addition, simultaneously with the Al film of the first layer as the scanning lines 10 and 11, a connection film 17 made of a similar Al film connecting the metal-side electrode 2 and the conductive film 14 is provided at least at one place around the metal film. A good electrical connection can be made in this case as well.

また、同図(c)はP,Asなどのn型不純物を高濃度に
ドープしたポリシリコンによつて導電性膜14を形成した
場合であり、この場合,当該ポリシリコン膜が金属側電
極2の周囲で、直接,p型シリコン基板1に接するように
すれば、同n型不純物を当該基板に拡散させて、n型の
ガードリング3と共々に、これらの金属側電極2と導電
性膜14間を接続させることができる。
FIG. 4C shows a case where the conductive film 14 is formed of polysilicon doped with an n-type impurity such as P or As at a high concentration. In this case, the polysilicon film is formed on the metal side electrode 2. Is directly in contact with the p-type silicon substrate 1 around the substrate, the n-type impurity is diffused into the substrate, and the metal-side electrode 2 and the conductive film are formed together with the n-type guard ring 3. 14 can be connected.

また、同図(d)は、素子間分離、絶縁用の酸化珪素
膜4を比較的薄目に形成した上で、前記第2図(c)の
形態を採用した場合であり、この場合には、光検出器の
容量をより一層,大きくし得るのである。
FIG. 2D shows a case where the silicon oxide film 4 for element isolation and insulation is formed relatively thin, and then the embodiment shown in FIG. 2C is employed. The capacity of the photodetector can be further increased.

さらに、同図(e)は、前記第2図(c)の形態を採
用した上で、前記導電性膜14上に薄い絶縁膜18を挾んで
他のポリシリコン膜による第2の導電性膜19を形成さ
せ、当該第2の導電性膜19に対しても電圧を印加し得る
ようにした場合であり、この場合には、前者導電性膜14
と基板1との間の容量に加えて後者第2の導電性膜19と
の間の容量も利用できて、光検出器の容量をより一層,
大きくし得るのである。
FIG. 2E shows a second conductive film made of another polysilicon film with a thin insulating film 18 interposed on the conductive film 14 after adopting the form of FIG. 2C. 19 is formed so that a voltage can be applied to the second conductive film 19 as well. In this case, the former conductive film 14
The capacity between the second conductive film 19 and the capacity between the second conductive film 19 can be used in addition to the capacity between the second conductive film 19 and the substrate 1 to further increase the capacity of the photodetector.
It can be bigger.

なお、前記実施例においては、1画素を形成するショ
ットキバリアダイオードを用いた光検出器を2次元的に
配設させ、かつ垂直方向の読み出しがCSD方式である場
合について述べたが、当該画素配列は1次元的であつて
もよく、読み出しがCCD方式,あるいはMOS方式(光検出
器の出力にMOPS-Trを付けて、そのON/OFFによつて信号
読み出しを行なう方式)などのそれぞれであつてもよ
い。例えば、1次元の画素配列でかつ読み出しがCCD方
式の場合であれば、当該CCD方式での最大電荷転送量
は、CCD自体の幅を大きくしさえすればいくらでも大き
くでき、かつ飽和レベルが光検出器の容量で決められる
ことから、同様な効果が得られるのであり、また、MOS
方式においては、飽和レベルが光検出器の容量のみによ
つて決められるので、同様な効果が得られるのである。
In the above-described embodiment, the case where the photodetector using the Schottky barrier diode forming one pixel is two-dimensionally arranged and the reading in the vertical direction is the CSD method has been described. May be one-dimensional, and may be read out by CCD method or MOS method (a method of attaching a MOPS-Tr to the output of a photodetector and reading signals by ON / OFF). You may. For example, if the CCD system is a one-dimensional pixel array and the reading is performed by the CCD system, the maximum charge transfer amount in the CCD system can be increased as long as the width of the CCD itself is increased, and the saturation level is detected by light detection. The same effect can be obtained because it is determined by the capacity of the
In the system, the same effect can be obtained because the saturation level is determined only by the capacity of the photodetector.

そしてまた、前記実施例では、導電性膜14について、
これが各転送電極8,9とか各走査線10,11なとに重ならな
いようにした場合を図示してあるが、これは電気的に分
離,絶縁されていさえすれば、たとえ重なつていても別
に差し支えなく、さらに、各導電性膜14,19のそれぞれ
をポリシリコン膜によつて形成させる場合について述べ
ているが、その他,ポリシリコン以外の導電性膜,例え
ば、W,WSi,MoSiなどの金属,または金属シリサイドと
か、あるいは、これらの金属,または金属シリサイドと
ポリシリコンとの2層構造による導電性膜とか、さらに
はα‐Siなどの導電性膜であつてもよいことは勿論で、
光検出器における容量の電極となり得るものであれば、
その種類を問わない。
Further, in the above embodiment, regarding the conductive film 14,
The figure shows a case in which this does not overlap with each of the transfer electrodes 8, 9 or each of the scanning lines 10, 11, but even if they are electrically separated and insulated, even if they overlap. Although it does not matter, the case where each of the conductive films 14 and 19 is formed by a polysilicon film is described. However, other conductive films other than polysilicon, such as W, WSi, and MoSi, are used. Of course, it may be a metal or metal silicide, or a conductive film having a two-layer structure of these metals or metal silicide and polysilicon, or a conductive film such as α-Si.
If it can be an electrode of the capacitance in the photodetector,
Regardless of its type.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳述したように、この発明によれば、半導体基板
上に連接して配設させたショットキバリアダイオードか
らなる赤外線の光検出器と、当該光検出器に蓄積される
信号電荷を外部に読み出す手段とを少なくとも備える赤
外線固体撮像素子において、ショットキバリアダイオー
ドによる光検出器の金属側電極の周囲に、当該金属側電
極と電気的に接続し、かつ基板との間で容量を形成し、
金属側電極以外とは絶縁分離した導電性膜を配設させた
から、この導電性膜と基板との間に容量を形成でき、光
検出器自体の容量を容易に増加し得て、当該光検出器の
飽和レベルが大きくなり、より強い赤外線が入射されて
も、飽和せずに検出可能になるもので、この種の光検出
器にショットキバリアダイオードを用いた赤外線固体撮
像素子でのダイナミックレンジを大きくでき、しかも、
構造的にも比較的簡単で容易に実施し得るなどの優れた
特長を有するものである。
As described above in detail, according to the present invention, an infrared photodetector composed of a Schottky barrier diode connected to a semiconductor substrate and a signal charge stored in the photodetector are read out to the outside. In the infrared solid-state imaging device comprising at least the means, around the metal-side electrode of the photodetector by the Schottky barrier diode, electrically connected to the metal-side electrode, and forming a capacitance between the substrate,
Since a conductive film that is insulated and separated from other than the metal side electrode is provided, a capacitance can be formed between the conductive film and the substrate, and the capacity of the photodetector itself can be easily increased, and the photodetection can be performed. The detector has a higher saturation level, and even if stronger infrared light is incident, it can be detected without being saturated.The dynamic range of an infrared solid-state imaging device using a Schottky barrier diode for this type of photodetector It can be large, and
It has excellent features such as relatively simple structure and easy implementation.

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

第1図(a),(b)はこの発明の一実施例を適用した
赤外線固体撮像素子での光検出器部の配置構成の概要を
示す平面パターン図,および同上第1図(a)における
Ib-Ib線部の構成を模式的に表わした断面図,第2図
(a)ないし(e)は同上第1図実施例構成における矢
示II部分に相当する導電性膜対応部分の各別の構成例を
模式的に示すそれぞれ断面図であり、また、第3図
(a),(b)は従来例による同上赤外線固体撮像素子
での光検出器部の配置構成の概要を示す平面パターン
図,および同上第3図(a)におけるIIIb-IIIb線部の
構成を模式的に表わした断面図である。 1……p型シリコン基板(半導体基板)、2……ショッ
トキバリアダイオードからなる光検出器の金属側電極、
3……ガードリング、4……素子間分離,絶縁用酸化珪
素膜、5,18……絶縁膜、6……トランスファゲート部、
7……垂直転送チャネル、8,9……転送電極、10,11……
走査線、12……反射膜、13……層間絶縁膜、14,19……
導電性膜、15……p+層、16,17……接続膜。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are plan pattern diagrams showing an outline of the arrangement of photodetectors in an infrared solid-state imaging device to which an embodiment of the present invention is applied, and FIGS.
2 (a) to 2 (e) are cross-sectional views schematically showing the configuration of the Ib-Ib line portion, and FIG. 2 (a) to FIG. 2 (e) each show a portion corresponding to the conductive film corresponding to the arrow II in the configuration of FIG. FIGS. 3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views schematically showing an example of the configuration of FIG. 1; FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a line IIIb-IIIb in FIG. 3 and FIG. 1 .... p-type silicon substrate (semiconductor substrate), 2 .... metal side electrode of photodetector composed of Schottky barrier diode,
3 ... guard ring, 4 ... isolation between elements, silicon oxide film for insulation, 5, 18 ... insulation film, 6 ... transfer gate part,
7 ... vertical transfer channel, 8,9 ... transfer electrode, 10,11 ...
Scanning line, 12 ... reflective film, 13 ... interlayer insulating film, 14,19 ...
Conductive film, 15 ... p + layer, 16,17 ... connection film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に連設して配設させたショッ
トキバリアダイオードからなる赤外線の光検出器と、当
該光検出器に蓄積される信号電荷を外部に読み出す手段
とを少なくとも備える赤外線固体撮像素子において、前
記ショットキバリアダイオードによる光検出器の金属側
電極の周囲に、当該金属側電極と電気的に接続され、か
つ基板との間で容量を形成し、前記金属側電極以外とは
絶縁分離された導電性膜を配設させたことを特徴とする
赤外線固体撮像素子。
1. An infrared solid-state device comprising at least an infrared photodetector composed of a Schottky barrier diode disposed continuously on a semiconductor substrate, and means for reading out signal charges stored in the photodetector to the outside. In the imaging device, around the metal-side electrode of the photodetector by the Schottky barrier diode, a capacitor is electrically connected to the metal-side electrode, and forms a capacitance with the substrate, and is insulated from other than the metal-side electrode. An infrared solid-state imaging device having a separated conductive film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58206281A (en) * 1982-05-27 1983-12-01 Fujitsu Ltd Solid-state image pickup device
JPS59135779A (en) * 1983-01-24 1984-08-04 Mitsubishi Electric Corp Detector for infrared ray

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