JPH01214174A - 高分解能赤外線センサー - Google Patents
高分解能赤外線センサーInfo
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- JPH01214174A JPH01214174A JP63039937A JP3993788A JPH01214174A JP H01214174 A JPH01214174 A JP H01214174A JP 63039937 A JP63039937 A JP 63039937A JP 3993788 A JP3993788 A JP 3993788A JP H01214174 A JPH01214174 A JP H01214174A
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高分解能赤外線センサー、更に詳細には、複
数個のフォトトランジスターを同一チップ上に集積して
なる高分解能赤外線センサーに関する。
数個のフォトトランジスターを同一チップ上に集積して
なる高分解能赤外線センサーに関する。
（従来の技術）
第４図は、従来の赤外線センサーの構造を示す部分断面
図である。この図において、１はＰ型半導体域、２はＮ
０型半導体域、３はＩ型半導体域、４は遮光膜、５は光
が入射する開口部である。第４図に示す赤外線センサー
は、各アレイセンサーがＰ型半導体域１とＮ０型半導体
域２の中間にＩ型半導体域３を介在せしめた、いわゆる
ＰＩＮ型ダイオードよりなっている。そして、これらの
ＰＩＮ型ダイオードは、Ｎ“型半導体域を共通にし、Ｉ
型半導体域３中にＰ型半導体域１を適宜間隔をおいて集
積した構造になっている。なお、遮光膜４は、開口部５
からＰＩＮ接合領域にのみ光が当たるようにするために
設けられている。
図である。この図において、１はＰ型半導体域、２はＮ
０型半導体域、３はＩ型半導体域、４は遮光膜、５は光
が入射する開口部である。第４図に示す赤外線センサー
は、各アレイセンサーがＰ型半導体域１とＮ０型半導体
域２の中間にＩ型半導体域３を介在せしめた、いわゆる
ＰＩＮ型ダイオードよりなっている。そして、これらの
ＰＩＮ型ダイオードは、Ｎ“型半導体域を共通にし、Ｉ
型半導体域３中にＰ型半導体域１を適宜間隔をおいて集
積した構造になっている。なお、遮光膜４は、開口部５
からＰＩＮ接合領域にのみ光が当たるようにするために
設けられている。
第５図は、第４図に示す赤外線センサーの機能を説明す
るためのエネルギー図であり、第４図のＡ−Ａ断面に対
応するＰＩＮ接合部に関するものである。すなわち、左
側がＰ型半導体域１、右側がＮ゛型半導体域２、中間が
工型半導体域３であり、そして電子のエネルギーを縦軸
にとっである。
るためのエネルギー図であり、第４図のＡ−Ａ断面に対
応するＰＩＮ接合部に関するものである。すなわち、左
側がＰ型半導体域１、右側がＮ゛型半導体域２、中間が
工型半導体域３であり、そして電子のエネルギーを縦軸
にとっである。
ＰＩＮ接合に逆バイアスする電圧を加えておき、このＰ
ＩＮ接合に赤外線を当てると、この光エネルギーによっ
て電子（・）とホール（○）の対が生成し、電子はＮｏ
型半導体域２へ、またホールはＰ型半導体域１へと流れ
て電流を生ずる。この電流を検出すれば、赤外線を検知
することができる。
ＩＮ接合に赤外線を当てると、この光エネルギーによっ
て電子（・）とホール（○）の対が生成し、電子はＮｏ
型半導体域２へ、またホールはＰ型半導体域１へと流れ
て電流を生ずる。この電流を検出すれば、赤外線を検知
することができる。
そして、第４図に示す従来の赤外線センサーは、第５図
からも分るように、Ｉ型半導体域３が深く（深さは、チ
ップの厚さ方向に評価することとする）、赤外線を有効
に受光できるようにするため、Ｓｉ基板を用いた場合に
その深さ（膜厚）が２０〜３０μｍになっているので、
感度が良いという利点があった。
からも分るように、Ｉ型半導体域３が深く（深さは、チ
ップの厚さ方向に評価することとする）、赤外線を有効
に受光できるようにするため、Ｓｉ基板を用いた場合に
その深さ（膜厚）が２０〜３０μｍになっているので、
感度が良いという利点があった。
なお、第４図は、アレイセンサーがフォトダイオードの
場合を例に挙げたが、このような赤外線センサーにおけ
る基本的原理は、アレイセンサーがフォトトランジスタ
ーの場合においても同様で、入射光の作用をエミッター
の機能とみたてればフォトダイオードをフォトトランジ
スターとみなすことができる。
場合を例に挙げたが、このような赤外線センサーにおけ
る基本的原理は、アレイセンサーがフォトトランジスタ
ーの場合においても同様で、入射光の作用をエミッター
の機能とみたてればフォトダイオードをフォトトランジ
スターとみなすことができる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来の赤外線センサーは、各アレイセン
サー間の相互作用が大きく、分解能が悪いという欠点を
有していた。
サー間の相互作用が大きく、分解能が悪いという欠点を
有していた。
第６図は、従来の赤外線センサーの低分解能の原理を説
明する図面で、第５図に示したエネルギー図を更に立体
的に描いたものである。エネルギー図の記載範囲は、は
ぼ第４図に断面図を示した範囲である。例えば、図面に
おいて左側のＰＩＮ接合部に赤外線を照射すると、光エ
ネルギーによって生成した電子は、伝導帯の斜面なＮ４
型半導体域２方向に流れてゆく。しかし、従来の赤外線
センサーにおいては、隣接するアレイセンサー間に特に
障壁がないため、第６図に示したように、電子が隣接す
るＰＩＮ接合領域に拡散して、アレイセンサーの隣接効
果（クロストーク）が起き、その結果、十分な分解能が
得られないという問題点があった。
明する図面で、第５図に示したエネルギー図を更に立体
的に描いたものである。エネルギー図の記載範囲は、は
ぼ第４図に断面図を示した範囲である。例えば、図面に
おいて左側のＰＩＮ接合部に赤外線を照射すると、光エ
ネルギーによって生成した電子は、伝導帯の斜面なＮ４
型半導体域２方向に流れてゆく。しかし、従来の赤外線
センサーにおいては、隣接するアレイセンサー間に特に
障壁がないため、第６図に示したように、電子が隣接す
るＰＩＮ接合領域に拡散して、アレイセンサーの隣接効
果（クロストーク）が起き、その結果、十分な分解能が
得られないという問題点があった。
本発明は、従来の赤外線センサーにおける低分解能の問
題を解決し、高感度、かつ、高分解能の赤外線センサー
を提供することを目的とする。
題を解決し、高感度、かつ、高分解能の赤外線センサー
を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、Ｎ＋ＰＮ型フォトトランジスター７レイより
なる赤外線センサーにおいて、各アレイトランジスター
のコレクター部に相当するＮ型半導体域がこれと対向す
るエミッター部に相当するＮ＋型半導体域に向けて突出
した構造であり、かつ、隣接するアレイエミッター部間
のＰ型半導体域に深いピ型半導体域を設けたことを特徴
とする高分解能赤外線センサーである。なお、以下、Ｎ
型半導体域等を単にＮ域等という。
なる赤外線センサーにおいて、各アレイトランジスター
のコレクター部に相当するＮ型半導体域がこれと対向す
るエミッター部に相当するＮ＋型半導体域に向けて突出
した構造であり、かつ、隣接するアレイエミッター部間
のＰ型半導体域に深いピ型半導体域を設けたことを特徴
とする高分解能赤外線センサーである。なお、以下、Ｎ
型半導体域等を単にＮ域等という。
（作用）
本発明の高分解能赤外線センサー（以下、本発明センサ
ーということがある）の隣接するアレイエミッター間の
Ｐ域に設けられる深いど域（以下、分離用ストッパー域
ということがある）は、エミッター部に相当する周囲の
Ｐ域に比べ伝導帯の電子エネルギーレベルが更に高いの
で、このＰ＋域は、電子に対しては障壁及び再結合部と
して機能し、ホールに対しては吸込み口及び前詰合部と
して機能する。従って、Ｐ域はＰ域の電子及びホールが
隣接するアレイセンサーのＰ域に拡散するのを防止し、
いわゆるクロストークを大幅に低減する作用を有する。
ーということがある）の隣接するアレイエミッター間の
Ｐ域に設けられる深いど域（以下、分離用ストッパー域
ということがある）は、エミッター部に相当する周囲の
Ｐ域に比べ伝導帯の電子エネルギーレベルが更に高いの
で、このＰ＋域は、電子に対しては障壁及び再結合部と
して機能し、ホールに対しては吸込み口及び前詰合部と
して機能する。従って、Ｐ域はＰ域の電子及びホールが
隣接するアレイセンサーのＰ域に拡散するのを防止し、
いわゆるクロストークを大幅に低減する作用を有する。
（実施例）
以下、本発明を実施例を示す図面と共に説明する。
第１図は、Ｓｉ基板を用いた本発明センサーの一実施例
の構造を示す部分断面図である。この図において、１１
はエミッター部に相当するＮ“域、１２はベース部に相
当するＰ域、１３はコレクター部に相当するＮ域、１４
はアレイコレクター部に連続して設けられたＮ０域、１
５はピ型半導体よりなる分離用ストッパー域、１６は遮
光板、１７は光が入射する開口部である。本発明センサ
ーは、第１図に示すように、基本的にはフック（Ｆｏｏ
ｋ）効果を利用した一数的フオドトランジスターと同様
の構成を有するが、従来のコレクター部に相当するＮ域
１３を、その断面形状がこれと対向するエミッター部に
相当するＮ１域１１に向けて突出した形状にしたこと、
及び隣接するアレイエミッター部間のＰ域にＰ域内での
ホール及び電子が隣接するアレイセンサーのベース部に
相当するＰ域１２に拡散するのを防止するための分離用
ストッパー域１５としての深いＰ０域が配置・形設され
ている点で相異する。
の構造を示す部分断面図である。この図において、１１
はエミッター部に相当するＮ“域、１２はベース部に相
当するＰ域、１３はコレクター部に相当するＮ域、１４
はアレイコレクター部に連続して設けられたＮ０域、１
５はピ型半導体よりなる分離用ストッパー域、１６は遮
光板、１７は光が入射する開口部である。本発明センサ
ーは、第１図に示すように、基本的にはフック（Ｆｏｏ
ｋ）効果を利用した一数的フオドトランジスターと同様
の構成を有するが、従来のコレクター部に相当するＮ域
１３を、その断面形状がこれと対向するエミッター部に
相当するＮ１域１１に向けて突出した形状にしたこと、
及び隣接するアレイエミッター部間のＰ域にＰ域内での
ホール及び電子が隣接するアレイセンサーのベース部に
相当するＰ域１２に拡散するのを防止するための分離用
ストッパー域１５としての深いＰ０域が配置・形設され
ている点で相異する。
本発明センサーのＮ＋ＰＮ型構造の全体の深さ（膜厚）
は、３〜１０μｍ程度とすることができる。従って、前
記第４図に示した構造の赤外線センサーが、■域だけで
も２０〜３０μｍを要したのに対し、極めて薄形にする
ことができる。これは次の理由による。従来の第４図に
示すものでは、１域を厚膜にすることによって、入射赤
外線（約９０００人）の９０％を電気信号に変換できる
ようになっていた。これに対し、本発明センサーでは、
全体を３〜ｌＯμｍ程度の厚さにすると、赤外線の利用
率が１７１Ｏ〜１／３に低減してしまう。しかし、本発
明センサーはＮ＋ＰＮ型トランジスターアレイ構造であ
るため、増幅率β＝３〜１０［αにしてα＝ ０．７５
〜０、９０． β・α／（１−α）］程度あるので、
薄形化による赤外線の利用率の低下を充分補うことがで
き、第４図に示すものと同等あるいはそれ以上の感度を
得ることができる。そして、この薄形化によって、ベー
ス部に相当するＰ域１２近傍の電子及びホールが隣接す
る他のＰ域に拡散する機会を低減することができ、分離
用ストッパー域１５の作用と相撲って、電子及びホール
の当該分離を更に徹底することができる。
は、３〜１０μｍ程度とすることができる。従って、前
記第４図に示した構造の赤外線センサーが、■域だけで
も２０〜３０μｍを要したのに対し、極めて薄形にする
ことができる。これは次の理由による。従来の第４図に
示すものでは、１域を厚膜にすることによって、入射赤
外線（約９０００人）の９０％を電気信号に変換できる
ようになっていた。これに対し、本発明センサーでは、
全体を３〜ｌＯμｍ程度の厚さにすると、赤外線の利用
率が１７１Ｏ〜１／３に低減してしまう。しかし、本発
明センサーはＮ＋ＰＮ型トランジスターアレイ構造であ
るため、増幅率β＝３〜１０［αにしてα＝ ０．７５
〜０、９０． β・α／（１−α）］程度あるので、
薄形化による赤外線の利用率の低下を充分補うことがで
き、第４図に示すものと同等あるいはそれ以上の感度を
得ることができる。そして、この薄形化によって、ベー
ス部に相当するＰ域１２近傍の電子及びホールが隣接す
る他のＰ域に拡散する機会を低減することができ、分離
用ストッパー域１５の作用と相撲って、電子及びホール
の当該分離を更に徹底することができる。
エミッター部に相当するＮ域１３の突出形状は、突出部
が対向するコレクター部に相当するＮ″″域１１に接近
するようになっていれば特に制限はない。
が対向するコレクター部に相当するＮ″″域１１に接近
するようになっていれば特に制限はない。
また、分離用ストッパー域１５の深さ及び幅は、他の領
域の形状等に応じて適宜選択すべきものであるが、深さ
は、前記作用を生ずるように、ベース部に相当するＰ域
１２に深くとるのが好ましい。
域の形状等に応じて適宜選択すべきものであるが、深さ
は、前記作用を生ずるように、ベース部に相当するＰ域
１２に深くとるのが好ましい。
本発明センサーは、従来のフック効果を利用した一数的
フオドトランジスターの製法に従って製造することがで
きる。
フオドトランジスターの製法に従って製造することがで
きる。
第２図は、第１図に示す本発明センサーの機能を説明す
るためのエネルギー図であり、アレイトランジスターの
第１図におけるＢ−Ｂ断面に対応するＮ＋ＰＮ接合部に
関するものである。Ｎ＋ＰＮのＰＮ接合に逆バイアスす
る電圧を加えつつ赤外線を当てると、この光エネルギー
によって電子とホールの対が生成し、電子はＮ４域１４
へ、またホールはベース部に相当するＰ域１２へと流れ
て電流を生ずる。この電流を検出すれば、赤外線を検知
することができる。
るためのエネルギー図であり、アレイトランジスターの
第１図におけるＢ−Ｂ断面に対応するＮ＋ＰＮ接合部に
関するものである。Ｎ＋ＰＮのＰＮ接合に逆バイアスす
る電圧を加えつつ赤外線を当てると、この光エネルギー
によって電子とホールの対が生成し、電子はＮ４域１４
へ、またホールはベース部に相当するＰ域１２へと流れ
て電流を生ずる。この電流を検出すれば、赤外線を検知
することができる。
また、第３図は、本発明センサーのエネルギー図を立体
的に描いたものである。エネルギー図の記載範囲は、は
ぼ第１図に断面図を示した範囲である。第３図より視覚
的にも理解することができるように、赤外線により生成
した電子（又はホール）は、コレクター部に相当するＮ
域１３が対向するエミッター部に相当するＮ＋域１１に
向けて突出した形状になっているため、そして隣接する
アレイエミッター部間のＰ域に分離用ストッパー域１５
としてのエネルギー障壁（又は吸込み口）が設けられて
いるため、電子（又はホール）は、クロストークを起こ
すことなく、各アレイセンサー内を流れてゆく。
的に描いたものである。エネルギー図の記載範囲は、は
ぼ第１図に断面図を示した範囲である。第３図より視覚
的にも理解することができるように、赤外線により生成
した電子（又はホール）は、コレクター部に相当するＮ
域１３が対向するエミッター部に相当するＮ＋域１１に
向けて突出した形状になっているため、そして隣接する
アレイエミッター部間のＰ域に分離用ストッパー域１５
としてのエネルギー障壁（又は吸込み口）が設けられて
いるため、電子（又はホール）は、クロストークを起こ
すことなく、各アレイセンサー内を流れてゆく。
（発明の効果）
本発明の高感度赤外線センサーは、以上詳細に説明した
ような構成よりなるので、本発明によれば、感度を低減
することなく分解能を大幅に向上させることができる。
ような構成よりなるので、本発明によれば、感度を低減
することなく分解能を大幅に向上させることができる。
また、本発明センサーは薄形であり、ＰＩＮ接合トラン
ジスターアレイの場合のようにＩ域を深くとる必要がな
く、エピタキシャル成長が従来の約１７１０〜１／３で
済むので安価に製造することができる。
ジスターアレイの場合のようにＩ域を深くとる必要がな
く、エピタキシャル成長が従来の約１７１０〜１／３で
済むので安価に製造することができる。
第１図は本発明の高分解能赤外線センサーの一実施例の
構造を示す部分断面図、第２図は同センサーのエネルギ
ー図、第３図は同センサーのエネルギー立体図、第４図
は従来の赤外線センサーの構造を示す部分断面図、第５
図は同センサーのエネルギー図、第６図は同センサーの
エネルギー立体図である。 １１・・・エミッター部に相当するＮ０域、１２・・・
ベース部に相当するＰ域、１３・・・コレクター部に相
当するＮ域、１５・・・分離用ストッパー域。 第４図 第６図
構造を示す部分断面図、第２図は同センサーのエネルギ
ー図、第３図は同センサーのエネルギー立体図、第４図
は従来の赤外線センサーの構造を示す部分断面図、第５
図は同センサーのエネルギー図、第６図は同センサーの
エネルギー立体図である。 １１・・・エミッター部に相当するＮ０域、１２・・・
ベース部に相当するＰ域、１３・・・コレクター部に相
当するＮ域、１５・・・分離用ストッパー域。 第４図 第６図
Claims (1)
- Ｎ＾＋ＰＮ型フォトトランジスターアレイよりなる赤
外線センサーにおいて、各アレイトランジスターのコレ
クター部に相当するＮ型半導体域がこれと対向するエミ
ッター部に相当するＮ＾＋型半導体域に向けて突出した
構造であり、かつ、隣接するアレイエミッター部間のＰ
型半導体域に深いＰ＾＋型半導体域を設けたことを特徴
とする高分解能赤外線センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039937A JPH01214174A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 高分解能赤外線センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63039937A JPH01214174A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 高分解能赤外線センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01214174A true JPH01214174A (ja) | 1989-08-28 |
Family
ID=12566862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63039937A Pending JPH01214174A (ja) | 1988-02-23 | 1988-02-23 | 高分解能赤外線センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01214174A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480811A (en) * | 1990-06-14 | 1996-01-02 | Chiang; Shang-Yi | Isolation of photogenerated carriers within an originating collecting region |
| US5602415A (en) * | 1994-07-14 | 1997-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light receiving device with isolation regions |
| JP2021519519A (ja) * | 2018-03-29 | 2021-08-10 | ヴィシャイ セミコンダクター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＶｉｓｈａｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＧｍｂＨ | 感光性半導体部品、および感光性半導体部品の形成方法 |
-
1988
- 1988-02-23 JP JP63039937A patent/JPH01214174A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480811A (en) * | 1990-06-14 | 1996-01-02 | Chiang; Shang-Yi | Isolation of photogenerated carriers within an originating collecting region |
| US5602415A (en) * | 1994-07-14 | 1997-02-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light receiving device with isolation regions |
| JP2021519519A (ja) * | 2018-03-29 | 2021-08-10 | ヴィシャイ セミコンダクター ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＶｉｓｈａｙ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＧｍｂＨ | 感光性半導体部品、および感光性半導体部品の形成方法 |
| US11876144B2 (en) | 2018-03-29 | 2024-01-16 | Vishay Semiconductor Gmbh | Photosensitive semiconductor component, method for forming a photosensitive semiconductor component |
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