JPH0241180B2

JPH0241180B2 -

Info

Publication number: JPH0241180B2
Application number: JP57161126A
Authority: JP
Inventors: Maachin Shanon Jon
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1990-09-14
Also published as: IL66805A; US4561005A; DE3277791D1; EP0075367A3; EP0075367A2; GB2106314A; IL66805A0; EP0075367B1; JPS5862982A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電荷結合装置を有する珪素より成る
電荷転送シフトレジスタを具える赤外線撮像装置
に関するものである。

英国特許第1564107号（特公昭55−2745号）明
細書に記載された赤外線撮像装置は、入射される
赤外線放射を吸収すると電荷キヤリアを発生する
放射感応部分と、赤外線放射により発生させられ
た電荷キヤリアを集め、且つ検出された赤外線放
射を表わす電気信号を取出す出力端子に転送させ
る電荷転送シフトレジスタを有する信号処理部分
とを具える。この信号処理部分の半導体材料は、
検出される赤外線放射の量子エネルギーよりも大
きなエネルギー帯ギヤツプを有している。また前
記の赤外線撮像装置は、赤外線放射がない場合に
少くとも自由電荷キヤリアを有する放射感応部分
を空乏化する手段をも具えている。また、前記の
放射感応部分を前記の信号処理部分と同じ半導体
材料を以つて構成している。

英国特許第1564107号明細書に記載された撮像
装置は電荷結合装置であり、CCD（電荷結合装
置）信号処理部分および放射感応部分の双方に対
し共通の珪素本体を用いることにより利点が得ら
れる。放射感応部分および信号処理部分は双方
共、検出される赤外線の量子エネルギーよりも大
きなエネルギー帯ギヤツプを有する。放射感応部
分は、多数電荷キヤリアを捕獲する為の捕獲中心
を与え、この捕獲を所定波長範囲内の赤外線放射
による励起時に釈放しうるようにするある濃度の
少くとも１つの深レベル不純物を珪素本体の少く
とも一部分に与えることにより形成される。従つ
て、撮像装置の量子効率は深レベルの捕獲中心で
捕獲された多数キヤリアの数に依存し、半導体本
体は上記の捕獲中心の著しい熱励起を防止する為
に低温度に冷却する必要がある。

深レベルの捕獲中心を有する上述した既知の撮
像装置で大きな検出感度を得る為には、放射感応
部分における上述した捕獲中心の個数を極めて多
く、例えば10¹⁶／cm²とするのが望ましい。上述し
た捕獲中心は、半導体本体部分に例えばインジウ
ム、タリウム、ガリウム或いは硫黄をドーピング
するか、或いは例えば陽子衝撃を用いて放射によ
り珪素格子を損傷させることにより欠陥レベルを
導入することにより形成することができる。しか
し実際には、このように高密度の捕獲中心を肉薄
層中に得るのは固溶度が制限されている為に困難
であり、また信号処理部分の特性、例えばCCD
電荷転送特性に妨害を及ぼすことなく捕獲中心を
高密度にするのが困難である。捕獲中心を上述し
たように高密度にすると、自由電荷キヤリアを有
する放射感応部分を空乏化することができ、しか
も空乏領域内の深レベルの捕獲中心の殆んどすべ
てが多数電荷キヤリアで満たされている結果とし
てのみ降服が防止される。深レベルの捕獲中心の
大部分の電荷状態が空乏領域において変化する場
合には降服が生じ、従つて撮像装置に対する積分
期間、すなわち捕獲中心を再供給される多数キヤ
リアで再び満たす必要が生じる前に撮像装置の特
定の撮像素子部分に最大の放射を入射せしめうる
期間が制限される。実際には、珪素より成る撮像
装置の場合には、電荷状態を変化するおそれのあ
る捕獲中心の個数を前記の積分期間中に例えば
10¹²／cm²以下に制限しうる。

本発明の目的は改善した赤外線撮像装置を提供
せんとするにある。

本発明は、入射される赤外線放射を吸収すると
電荷キヤリアを発生する放射感応部分と、赤外線
放射により発生させられた電荷キヤリアを集め、
且つ検出された赤外線放射を表わす電気信号を取
出す出力端子に転送させる電荷転送シフトレジス
タを有する信号処理部分とを具える半導体本体を
有する赤外線撮像装置であつて、前記の信号処理
部分の半導体材料は、検出される赤外線放射の量
子エネルギーよりも大きなエネルギー帯ギヤツプ
を有し、前記の赤外線撮像装置が更に、前記の赤
外線放射がない場合に少くとも自由電荷キヤリア
を有する放射感応部分を空乏化する手段を具え、
前記の放射感応部分を前記の信号処理部分と同じ
半導体材料とした赤外線撮像装置において、前記
の放射感応部分が交互にｎ型およびｐ型とした複
数個の層を有し、これらの層によりエネルギー帯
を曲げる超格子構造を半導体本体内に局部的に形
成し、この超格子構造により実効エネルギー帯幅
を減少させ、前記のｎ型およびｐ型の層は、降服
が発生することなく超格子構造がその厚さに亘つ
て空乏化されうるようなドーピング濃度および厚
さを有するようにし、放射感応部分の半導体材料
の実効エネルギー帯ギヤツプにまたがる励起によ
り超格子構造内に前記の電荷キヤリアを発生せし
めるようにしたことを特徴とする。

本発明による上述した撮像装置においては、放
射感応部分および信号処理部分を同じ半導体材料
の共通半導体本体内に形成しうるという利点を保
つたまま、放射感応部分に対する深レベルの捕獲
中心を高密度にするという欠点を無くすことがで
きる。従つて、赤外線放射によつて発生させられ
る電荷キヤリアは、超格子構造を有する放射感応
部分内での伝導帯および価電子帯間の実効エネル
ギー帯ギヤツプにまたがる励起により得られる
為、高い量子効率および高い検出感度を得ること
ができ、上述した励起、すなわちキヤリアの遷移
によるキヤリアの熱的発生を防止する為に必要と
する撮像装置の冷却が一般にわずかで足りるよう
になる。更に、放射感応部分は極めて肉薄に（例
えば超格子構造の全厚さに対し0.5μｍよりも薄
く）することができる為、撮像装置の検出素子間
のクロストークを減少せしめることができる。

半導体本体の放射感応部分内の実効エネルギー
帯ギヤツプが減少するのは、半導体材料の実際の
半導体格子と関連するブリユアン帯（Brillouin.
zone）が、導電型を交互に異ならせた放射感応
部分の層構造と関連して電位変化が空間的に交互
に異なることにより、運動量空間（波数ベクトル
空間）内に形成されるより小さなブリユアン帯
（いわゆるミニブリユアン帯）に分割されること
による。ブリユアン帯の上述した分割による超格
子構造の形成は、米国特許第3626257号および第
3626328号明細書や、“IBM Journal Research
Development No.14”、January 1970の第61〜65
頁における“Superlattice and Negative
Differential Conductivity in Semiconductors”
と題する論文に記載されている。しかし、実効エ
ネルギー帯ギヤツプは、超格子構造における隣接
層間で電荷キヤリアがエネルギー帯ギヤツプを通
り抜ける（トンネリング）ようにすることによつ
ても減少せしめることができる。

本発明の実施に当つては、前記の信号処理部分
が、超格子構造より成る放射感応部分上に延在す
る一導電型の半導体層を有し、前記の電荷転送シ
フトレジスタが前記の半導体層上に存在する電極
手段を具え、この電極手段により前記の半導体層
中に電界を容量的に生ぜしめ、赤外線放射により
超格子構造内に発生させた電荷キヤリアを前記の
電界により一導電型の前記の半導体層内に導入せ
しめるとともに出力端子に転送させて前記の電気
信号を形成しうるようにすることができる。撮像
装置のこれらの部分をこのように構成することに
より、信号処理部分およびその電極手段を電荷転
送にとつて最適なものとすることができ、放射感
応部分はコンパクトな三次元配置で設けることが
でき、従つて半導体本体の表面積を有効に利用し
うるようになるという利点が得られる。しかし、
他の構成配置も可能であり、本発明による他の形
態の撮像装置では、信号処理部分と放射感応部分
とを半導体本体中に横方向に並べて設けることも
できる。

図面につき本発明を説明する。

図面は実際のものに比例して描いておらず、明
瞭とする為にまた図面を簡潔とする為にある部分
の相対寸法（特に厚さ方向）を拡大したり縮小し
たりした。また異なる例における同一の符号は対
応する或いは類似の部分を示す。

第１および２図に示す本発明の一例の赤外線撮
像装置は、放射感応部分２および信号処理部分３
を有する単結晶珪素の半導体本体１を具える。所
定の波長範囲内の赤外線４は上記の撮像装置上に
結像され、放射感応部分２に入り、この部分２に
吸収される赤外線放射により自由電荷キヤリア２
４を生ぜしめる。赤外線の放射により発生された
電荷キヤリア２４は信号処理部分３内に集めら
れ、検出された放射像を表わす電気信号がこの信
号処理部３から出力電極１０に取出される。後に
説明するように、第１および２図の装置の信号処
理部分は、CCD電極１１，１２および１３を有
する埋込みチヤネル電荷結合装置の形態に構成す
る。

半導体本体の部分２および３は珪素を以つて構
成する。珪素のエネルギー帯ギヤツプEgは約
1.1eVであり、これは検出することを望む赤外線
の量子エネルギーよりも大きい。約3μｍよりも
長い波長を有する赤外線の量子エネルギーは多く
とも約0.4eVであり、例えば12μｍの波長を有す
る赤外線の量子エネルギーは約0.1eVである。

半導体本体の部分２は本発明によれば、1.1eV
よりも少ない量子エネルギーを有する赤外線に感
応するようにする為に小さな実効エネルギー帯ギ
ヤツプを有するように構成する。従つて、放射感
応部分２がｎ型層２１およびｐ型層２２を複数個
交互に有し（第２図参照）、これらの層が、エネ
ルギー帯を曲げる超格子構造を半導体本体１内に
局部的に形成するようにする。これらの交互に配
置した層２１および２２は、半導体材料中での電
子の波長に匹敵する距離に亘つて空間的に周期的
となつた電位変化を生じる程度に充分肉薄にし且
つ多量にドーピングされるようにする。これによ
り半導体材料の電気的および光学的な特性を変え
る。特に、半導体本体部分２を珪素を以つて構成
する場合でも、価電子帯縁部E_vと伝導帯縁部E_c
との間に1.1eVよりも小さい実効エネルギー帯ギ
ヤツプE_gが得られるようにする。このことを第
２図に線図的に示す。

ｎ型およびｐ型層２１および２２の各々のドー
ピング濃度および厚さを選択することにより実効
エネルギー帯ギヤツプE_g′を決定し、従つて半導
体本体部分２内に放射が吸収される際の実効エネ
ルギー帯ギヤツプE_g′にまたがる励起により電子
−正孔対を生ぜしめるこの放射の最大波長を決定
する。伝導帯と価電子帯との間のキヤリア遷移を
第２図に矢印２０で示す。８〜14μｍの大気窓
（atomospheric window）内に赤外線４を結像さ
せる１つの特定の例では、各ｎ型層２１のドーピ
ング濃度を約10²⁰ドナー原子／cm³とし、その厚さ
を約2nｍ（20Å）とし、また各ｐ型層のドーピ
ング濃度を約10²⁰アクセプタ原子／cm³とし、その
厚さを約3nｍ（30Å）とすることができる。層
２１および２２の合計の個数は、エネルギー帯を
曲げる超格子構造が得られるとともに赤外線４を
吸収するのに適した厚さの半導体本体部分２が得
られるのに充分な個数とする必要がある。８〜
14μｍの波長を有する放射を結像させる特定例で
は、層２１および２２の合計の個数を40〜50と
し、実効エネルギー帯ギヤツプE_g′が減少された
放射感応部分２の厚さが約0.1μｍ（10³Å）とな
るようにすることができる。この放射感応部分２
の厚さがこのように極めて小さくなることにより
検出素子間のクロストークが減少する。図面を簡
潔とする為に第１図にはこれらの層２１および２
２のすべてを示していない。

更に、各層２１および２２のドーピング濃度お
よび厚さは、降服が生じることなく、半導体本体
部分２の超格子構造がその厚さ全体に亘つて空乏
化されうるようなものとする。これらの層の厚さ
およびドーピング濃度を制御することにより、空
乏化層２１および２２の正および負の電荷状態が
それぞれ超格子構造の全体に亘つて充分に平衡化
され、空乏化超格子構造全体に亘る電荷のいかな
る累積不平衡もその全体でなだれ降服に対する臨
界的な電荷レベルよりも低くなるようにする。

信号処理部分３は、放射感応部分２上に延在す
る一導電型（第１および２図の例ではｎ型）のエ
ピタキシヤル半導体層の一部分より成る島の形態
にする。この層の珪素材料のエネルギー帯ギヤツ
プE_gはそのドーピングによつては変化せず、従
つて約1.1eVである。超格子構造より成る放射感
応部分２は基板５上に存在させる。第１および２
図に示す形態のものでは、基板を珪素本体１の低
ドープ（ドーピング濃度の低い）領域とし、この
基板が変更されていない約1.1eVのエネルギー帯
ギヤツプE_gを有し、またこの基板を反対導電型
（第１および２図の例では例えば10¹⁵アクセプタ
原子／cm³のドーピング濃度を有するｐ型）とす
る。超格子構造は各肉薄層２１，２２の各別の厚
さおよびドーピング濃度を良好に制御する既知の
モレキユラ・ビーム・エピタキシヤル（分子線エ
ピタキシアル）技術を用いて基板５上に形成しう
る。次にまたエピタキシアル技術を用いて超格子
構造上に極めて肉厚の層（この層を以つて部分３
を構成する）を形成しうる。多量にドーピングさ
れ出力電極１０が接触されるｎ型領域（n⁺）は
アニーリング処理の為に低温度レーザビーム或い
はパルスレーザビームのいずれかを用いるイオン
注入により形成しうる。

信号処理部分３は、CCD島部分３の周辺の周
りでｎ型層の表面上に延在するシヨツトキ電極６
とこのｎ型層との間のシヨツトキバリアを逆バイ
アスすることによりエピタキシアル層中で横方向
に分離させる。第１図には、出力電極１０に隣接
するこの分離用電極６および信号処理部分３の一
部分のみを示してある。

反対導電型の基板５と層部分３との間には逆バ
イアスを印加して入射赤外線４がない場合に半導
体本体部分２および３を完全に空乏化したもので
ある空乏層が形成されるようにする。層部分３の
厚さおよびドーピング濃度はそれぞれ例えば2.5μ
ｍおよび２×15¹⁵原子／cm³とし、完全に空乏化さ
れた際にその電荷レベルがなだれ降服に対する電
荷レベルよりも低い約５×10¹¹cm^-2となるように
することができる。空乏化された層部分３は埋込
み電荷結合装置の電荷転送チヤネル部分を構成す
る。

層３上に存在する電極１１，１２および１３は
既知のようにCCD作動の為に配置されたゲート
列を構成する。これらCCD電極１１，１２およ
び１３に適当なクロツク電圧φ(1)、φ(2)およびφ
(3)を印加することにより、層部分３中に電界が容
量的に発生し、従つて赤外線４により超格子構造
２中に発生させられた電荷キヤリア２４を電界に
より層部分３中に導入させ且つ出力信号を生じる
電極１０における電荷読出し手段に各別のパケツ
トで転送しうるようになる。第１図に示す形態の
ものでは、CCD電極手段を、珪素層部分３の表
面とでシヨツトキバリアを形成する金属或いは金
属−珪化物層を以つて構成した３つのシヨツトキ
ゲート１１，１２および１３の列の形態とする。
作動に当つては、これらのシヨツトキバリアを逆
バイアスする。

シヨツトキゲートを用いる場合、予め形成した
超格子構造の下側層２１および２２のドーピング
濃度および厚さを不所望に変えることのない低温
度技術を用いて電極手段を形成しうるという利点
が得られる。しかし、CCD電極手段は、絶縁性
の誘電体層によりその下側の珪素層部分３から分
離された従つて絶縁ゲートを構成する導電性の半
導体或いは金属層の形態とすることができる。こ
のような絶縁性の層は既知のようにして低温度堆
積処理或いはプラズマ酸化により形成することが
できる。更に、第１図には３相のCCD構造を示
してあるが、他の構成、例えば２相或いは４相
CCD構成で信号処理を行なうこともできる。

第１および２図の撮像装置は検知すべき放射に
依存して例えば77〓或いはそれよりも高い温度で
作動せしめることができる。適当な既知のいかな
るものともすることのできる赤外線レンズ系を経
て装置の半導体本体１上に結像させる赤外線４は
基板５の裏面上に入射させることができる。この
赤外線４は放射感応超格子部分２内に吸収され、
この部分２においてこの赤外線により電子−正孔
対２４，２６を発生する。これらの電子−正孔対
は伝導帯および価電子帯間の転移２０によつて発
生される為、本発明によるこの撮像装置の量子効
率および検出感度は英国特許第1564107号（特公
昭55−2745号）明細書に記載された既知の深レベ
ル不純物CCD撮像装置（deep−level impurity
CCD imaging device）の場合よりも著しく大き
くすることができ、放射感応部分２におけるドー
ピング濃度によつて制限されない。

赤外線放射によつて発生させられた電子２４お
よび正孔２６は半導体本体部分２および３内に与
えられた電界による影響の下で互いに反対方向に
移動する。第１および２図に示す例では、正孔２
６がｐ型基板５を経て大地に流れ、電子２４は適
当にバイアスされた最も近いCCD電極１２の下
の電位の最低点に移動し、ここにこれら電子が集
められて電荷のパケツトを形成し、このパケツト
が後にCCD作用により層部分３に沿つて転送さ
れて出力信号となる。

赤外線４により超格子構造の放射感応部分２内
に発生せしめられた電子２４および正孔２６の双
方の各々は、埋込みチヤネル層部分３および基板
５にそれぞれ到達する為には交互にｎ型およびｐ
型とした連続層を横切らねばならないということ
に注意する必要がある。この為には、各別の層２
１および２２に対しドーピング濃度を高く、厚さ
を薄く選択して電子２４および正孔２６が各別の
層２１および２２によつて与えられる電位障壁を
通り抜けるようにすることが重要である。電子２
４および正孔２６のこのような通り抜け（トンネ
リング）を第２図に矢印２３および２５で示す。
第２図の部分２におけるエネルギー帯の縁部の傾
斜は基板５に対して層部分３を逆バイアスするこ
とにより生じるドリフト電界をも示し、このドリ
フト電界により電子２４を層部分３の方向に移動
させるとともに正孔２６を基板５の方向に移動さ
せる。層２１および２２の厚さをそれぞれ２およ
び3nｍとし、これら層の各々のドーピング濃度
を10²⁰原子／cm³とすると、これらの層２１および
２２と関連する電位の井戸の底部においても電子
２４および正孔２６の有効なトンネリングが生じ
る。正孔２６の実効質量は電子２４よりも大きい
為、ｎ型層２１はｐ型層２２よりもわずかに肉薄
に、例えば3nｍではなく、2nｍとするのが好ま
しい。

第１および２図は埋込みチヤネルCCD撮像装
置に関連するものである。しかし、本発明は超格
子構造の放射感応部分２と同じ半導体本体内で他
の形態の信号処理を行なう撮像装置にも適用しう
るものである。従つて、例えば本発明による表面
チヤネルCCD撮像装置の一部を第３図に示す。
半導体本体部分２の超格子構造は前述した例のも
のに一致させ、その層２１および２２のドーピン
グ濃度および厚さは、所定の波長の放射を検出す
る条件および導電型を交互に異ならせた層２１お
よび２２の列を横切る電荷キヤリアのトンネリン
グが行なわれる条件に応じて選択する。更に、超
格子構造はなだれ降服が生じることなくその厚さ
全体に亘つて自由電荷キヤリアの空乏化が生じう
るようにする。

第３図の表面チヤネルCCD撮像装置において
も、エネルギー帯ギヤツプを減少させた超格子構
造２に赤外線を吸収させることにより電子−正孔
対が発生し、電子２４は集められてCCD部分３
を経て出力電極１０に転送される。この場合、信
号処理部分３はｐ型エピタキシアル層を以つて構
成し、出力電極１０はｐ型層３内に設けた反対導
電型領域（n⁺）に接触させる。超格子構造内で
発生される電子２４は、英国特許第1532859号
（特開昭52−119830号）明細書における記載によ
れば、各別のCCD電極１１，１２および１３の
下側の位置における下側超格子放射感応部分２へ
の空乏領域の局部的突抜け現象（パンチスルー）
により表面チヤネルCCD内に導入されうる。こ
の目的の為に、層３と超格子層２１および２２と
の双方のドーピング濃度を、降服が生じることな
く空乏領域が層３および超格子構造２の双方の厚
さ全体に亘つて局部的に延在しうるような濃度と
する。第３図における破線３１は電極１２の下側
で突抜け現象が生じる層３中の空乏領域の程度を
示す。第３図に示すような、電極１１，１２およ
び１３のすべてを誘電体層３０上に設けてCCD
の絶縁ゲートを形成する。電極１１，１２および
１３を透明とすることにより赤外線４を層部分３
の表面に入射させることができる。

第３図の超格子構造２は、珪素より成る高ドー
プ（ドーピング濃度の高い）基部２上に同じく珪
素より成る低ドープ（ドーピング濃度の低い）ｎ
型層５１を有する基板上に存在する。この基板５
１，５２はオーム接点を形成する。赤外線４が入
射されない場合、超格子構造２の抵抗値は高く、
基板５１，５２と突抜け現象を生じた空乏領域
（第３図における電極１２の下側の領域）との間
の電流の流れは無視しうる。赤外線４が入射され
ると、電子−正孔対が超格子構造２内で発生し、
電子が突抜け現象を生じた空乏領域の方向に流
れ、基板５１，５２からの電流によつて電子が補
充される。赤外線４によつて発生された正孔は基
板５１，５２の方向に移動し、基板５１，５２か
らの電子と再結合するか或いは基板５１，５２に
よつて集められる。信号処理用のｐ型層３には、
ｎ型基板５１，５２に電気的に接続されたオーム
接点を設け、迅速なCCD作動を行なわしめる。

本発明は上述した例のみに限定されず、幾多の
変更を加えうること勿論である。例えば、すべて
の半導体領域の導電型を反転させて、赤外線によ
つて発生される正孔を集め、これらの正孔を処理
して出力信号を得る撮像装置を提供するようにす
ることができる。

更に、超格子構造の放射感応部分２は必ずしも
信号処理用の半導体本体部分３の下に位置させる
必要はなく、超格子構造の放射感応部分２を珪素
半導体本体１内で信号処理部分３と横方向に並べ
て配置することもできる。この場合には、部分２
から部分３内に導入される電荷キヤリアが超格子
構造内の電位障壁を通り抜ける（トンネリング）
ようにする必要がなく、各別の層２１および２２
の長手方向に沿つてゲート電極の下側の半導体本
体部分３内の蓄積位置に単に流れるようにするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、埋込みチヤネルCCDの信号処理部
分を有する本発明による赤外線撮像装置の一部を
示す断面図、第２図は、第１図の装置の信号処理
および放射感応部分の厚さ方向に延在するエネル
ギー帯を示す線図、第３図は、表面チヤネル
CCDの信号処理部分を有する本発明による他の
赤外線撮像装置の一部を示す断面図である。１……半導体本体、２……放射感応部分、３…
…信号処理部分、４……赤外線、５……基板、６
……シヨツトキ電極（分離用電極）、１０……出
力電極、１１，１２，１３……CCD電極、２１
……ｎ型層、２２……ｐ型層、２４……自由電荷
キヤリア（電子）、２６……正孔、３０……誘電
体層、５１……ｎ型層、５２……基部。

Claims

【特許請求の範囲】１入射される赤外線放射を吸収すると電荷キヤ
リアを発生する放射感応部分と、赤外線放射によ
り発生させられた電荷キヤリアを集め、且つ検出
された赤外線放射を表わす電気信号を取出す出力
端子に転送させる電荷転送シフトレジスタを有す
る信号処理部分とを具える半導体本体を有する赤
外線撮像装置であつて、前記の信号処理部分の半
導体材料は、検出される赤外線放射の量子エネル
ギーよりも大きなエネルギー帯ギヤツプを有し、
前記の赤外線撮像装置が更に、前記の赤外線放射
がない場合に少なくとも自由電荷キヤリアを有す
る放射感応部分を空乏化する手段を具え、前記の
放射感応部分を前記の信号処理部分と同じ半導体
材料とした赤外線撮像装置において、前記の放射
感応部分が交互にｎ型およびｐ型とした複数個の
層を有し、これらの層によりエネルギー帯を曲げ
る超格子構造を半導体本体内に局部的に形成し、
この超格子構造により実効エネルギー帯幅を減少
させ、前記のｎ型およびｐ型の層は、降服が発生
することなく超格子構造がその厚さに亘つて空乏
化されうるようなドーピング濃度および厚さを有
するようにし、放射感応部分の半導体材料の実効
エネルギー帯ギヤツプにまたがる励起により超格
子構造内に前記の電荷キヤリアを発生せしめうる
ようにしたことを特徴とする赤外線撮像装置。２特許請求の範囲１記載の赤外線撮像装置にお
いて、前記の信号処理部分が、超格子構造より成
る放射感応部分上に延在する一導電型の半導体層
を有し、前記の電荷転送シフトレジスタが前記の
半導体層上に存在する電極手段を具え、この電極
手段により前記の半導体層中に電界を容量的に生
ぜしめ、赤外線放射により超格子構造内に発生さ
せた電荷キヤリアを前記の電界により一導電型の
前記の半導体層内に導入せしめるとともに出力端
子に転送させて前記の電気信号を形成しうるよう
にしたことを特徴とする赤外線撮像装置。３特許請求の範囲２記載の赤外線撮像装置にお
いて、一導電型の前記の半導体層とは反対導電型
の基板領域上に超格子構造を存在させたことを特
徴とする赤外線撮像装置。４特許請求の範囲３記載の赤外線撮像装置にお
いて、前記の半導体層および超格子構造は、超格
子構造および信号処理部分が降服の発生なくこれ
らの厚さ全体に亘つて空乏化されうるようなドー
ピング濃度および厚さを有するようにし、赤外線
放射により発生させた一導電型の電荷キヤリアを
半導体層を経て転送させる埋込みチヤネル電荷結
合装置を前記の電極手段と前記の半導体層とで以
つて構成したことを特徴とする赤外線撮像装置。５特許請求の範囲４記載の赤外線撮像装置にお
いて、前記の半導体層と相俟つてシヨツトキバリ
アを形成し、電荷結合装置の作動が行なわれるよ
うに配置されたゲートの列を前記の電極手段が具
えたことを特徴とする赤外線撮像装置。６特許請求の範囲３記載の赤外線撮像装置にお
いて、赤外線放射により発生させられた反対導電
型の電荷キヤリアを前記の半導体層中に形成され
た空乏層を経て転送させる表面チヤネル電荷結合
装置を前記の電極手段と一導電型の前記の半導体
層とで以つて構成し、前記の半導体層および超格
子構造のドーピング濃度を、空乏領域が降服の発
生なく半導体層の厚さ全体を経て超格子構造まで
局部的に突抜けうるようなドーピング濃度とした
ことを特徴とする赤外線撮像装置。７特許請求の範囲１〜６のいずれか１つに記載
の赤外線撮像装置において、放射感応部分および
信号処理部分の双方の半導体材料を珪素としたこ
とを特徴とする赤外線撮像装置。８特許請求の範囲７記載の赤外線撮像装置にお
いて、放射感応部分における伝導帯および価電子
帯間のキヤリアの遷移により8μｍ〜14μｍの波長
を有する赤外線放射を検出するのに充分小さな実
効エネルギー帯ギヤツプを生じるように超格子構
造の交互のｎ型およびｐ型層のドーピング濃度お
よび厚さを選択したことを特徴とする赤外線撮像
装置。９特許請求の範囲１〜８のいずれか１つに記載
の赤外線撮像装置において、超格子構造の全厚さ
を0.5μｍよりも薄くしたことを特徴とする赤外線
撮像装置。