JPH04111467A - Infrared solid state image pickup device - Google Patents

Infrared solid state image pickup device

Info

Publication number
JPH04111467A
JPH04111467A JP2231404A JP23140490A JPH04111467A JP H04111467 A JPH04111467 A JP H04111467A JP 2231404 A JP2231404 A JP 2231404A JP 23140490 A JP23140490 A JP 23140490A JP H04111467 A JPH04111467 A JP H04111467A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared
voltage
schottky junction
type
reset voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2231404A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2701523B2 (en
Inventor
Naoki Yuya
直毅 油谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2231404A priority Critical patent/JP2701523B2/en
Publication of JPH04111467A publication Critical patent/JPH04111467A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2701523B2 publication Critical patent/JP2701523B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the reset voltage dependence of optical sensitivity in an infrared detector and facilitate the change of the optical sensibility by said reset voltage by forming an impurity intake passage which introduces a specified amount of impurities into a Schottky barrier diode interface on a semiconductor side. CONSTITUTION:An infrared light which enters from the rear side of a p type silicon semiconductor substrate 1 reaches an optical conversion layer 2 of a Schottky junction for photoelectric conversion where generated optical signal load is once stored by the Schottky junction and then it is transferred to an n type buried channel 5 by applying a read out pulse to a gate electrode 6 from a TG scanner 25. When a region 12 in which a specified amount of n type impurities are introduced, is formed on the interface of a p type substrate side 1 of the Schottky junction, the relation between reset voltage and the amount of output signal is turned in linear mode. If an attempt is made to set the voltage VTG of 'H' level of a read out pulse of a TG scanner 25 under this condition, the reset voltage will depend on the voltage VTG of the 'H' level, which makes it possible to control optical sensitivity by means of luminous energy which enters.

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構造に係るものである
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an infrared solid-state imaging device, and more specifically, to an improved structure of an infrared solid-state imaging device using a Schottky barrier diode as an infrared photodetector. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、この赤外線固体撮像素子としては、ショットキバ
リアダイオードを赤外線の光検出器、つまり赤外検出器
に用いて、充分に実用に耐え得る画素数をもった赤外線
固体撮像素子が開発されている。
In recent years, an infrared solid-state imaging device has been developed that uses a Schottky barrier diode as an infrared photodetector, that is, an infrared detector, and has a sufficient number of pixels for practical use.

こ\で、第4図は、従来例によるこの種のショットキバ
リアダイオードケ赤外検出器に用いた赤外線固体撮像素
子における配置構成の概要を模式的に示す平面図であり
、また、第5図は当該第4図における一単位の赤外線固
体撮像素子でのV−V線部対応の断面構造図である。
Here, FIG. 4 is a plan view schematically showing an outline of the arrangement of an infrared solid-state image sensor used in this type of Schottky barrier diode infrared detector according to a conventional example, and FIG. 4 is a cross-sectional structural diagram corresponding to the V-V line of one unit of the infrared solid-state imaging device in FIG. 4. FIG.

すなわち、第4図に示す従来例構成において、符号21
はショットキ接合を用いて垂直、水平の2次元方向にア
レイ状に配置された赤外光検出部であり、22は垂直方
向に電荷を転送する電荷掃き寄せ方式(以下、C3D方
式と呼ぶ)による垂直シフトレジスタ、23は水平方向
に電荷を転送するCCD方式による水平シフトレジスタ
、24は外部へ電荷を読み出す出力部である。
That is, in the conventional configuration shown in FIG.
22 is an infrared light detection unit arranged in an array in vertical and horizontal two-dimensional directions using Schottky junctions, and 22 is an infrared light detection unit using a charge sweep method (hereinafter referred to as C3D method) that transfers charges in the vertical direction. A vertical shift register 23 is a CCD type horizontal shift register that transfers charges in the horizontal direction, and 24 is an output section that reads out the charges to the outside.

また、25はトランスファゲート(以下、TGと呼ぶ)
スキャナ、26はCSDスキャナであって、これらの各
スキャナ25.26には、走査線配線7を介して一水平
ライン上のゲート電極(垂直シフトレジスタ22の構成
要素)6が電気的に接続され、TGスキャナ25からの
読み出しパルスと、C3Dスキヤナ26からの転送パル
スとを、それぞれに印加できるようになっている。
Also, 25 is a transfer gate (hereinafter referred to as TG)
The scanner 26 is a CSD scanner, and a gate electrode (component of the vertical shift register 22) 6 on one horizontal line is electrically connected to each of these scanners 25 and 26 via a scanning line wiring 7. , a read pulse from the TG scanner 25 and a transfer pulse from the C3D scanner 26 can be applied to each.

次に、第5図構成において、符号lはp型シリコン半導
体基板、2は白金、パラジュウム、イリジュウムなどの
金属、もしくは白金珪化物、バラジュウム珪化物、イリ
ジュウム珪化物などの金属珪化物からなる金属電極と基
板lとで形成されるショットキ接合の光電変換層を示し
ており、3は当該光電変換層2における周辺部での電界
集中を緩和して、暗電流を防止するためのn−型領域に
よるガードリングである。
Next, in the configuration shown in FIG. 5, reference numeral l denotes a p-type silicon semiconductor substrate, and 2 denotes a metal electrode made of a metal such as platinum, palladium, or iridium, or a metal silicide such as platinum silicide, baradium silicide, or iridium silicide. 3 shows a Schottky junction photoelectric conversion layer formed by a substrate 1 and a substrate 1, and 3 is an n-type region formed to reduce electric field concentration in the peripheral part of the photoelectric conversion layer 2 and prevent dark current. It is a guard ring.

また、4は前記光検出部21から垂直シフトレジスタ2
2へ信号電荷を転送するトランスファゲート部のn′″
型領域、5.6はそれぞれに前記垂直シフトレジスタ2
2を構成するC3Dのn型埋め込みチャネル、およびゲ
ート電極で、当該ゲート電極6はトランスファゲート部
の電極とC3Dの転送電極とを兼ねている。
Further, 4 is a vertical shift register 2 from the photodetector 21.
n''' of the transfer gate section that transfers the signal charge to 2.
type areas, 5.6 are respectively the vertical shift registers 2
The gate electrode 6 serves as both the electrode of the transfer gate portion and the transfer electrode of the C3D.

さらに、7はアルミ配線からなる走査線配線、8はシリ
コン酸化膜からなる素子間分離、および絶縁のためのフ
ィールド絶縁膜、9.lOは酸化膜などからなる眉間絶
縁膜、11は前記光電変換層2の上に眉間絶縁膜10を
挾んで形成され、当該光電変換層2を透過した赤外光を
反射して再度、同層2に入射させるためのAj2反射膜
である。
Furthermore, 7 is a scanning line wiring made of aluminum wiring, 8 is a field insulating film for element isolation and insulation made of a silicon oxide film, and 9. IO is an insulating film between the eyebrows made of an oxide film, etc.; 11 is formed on the photoelectric conversion layer 2 with the insulating film 10 between the eyebrows sandwiched therebetween; it reflects the infrared light that has passed through the photoelectric conversion layer 2; This is an Aj2 reflective film for making the light incident on the Aj2.

次に、前記構成による従来装置の動作について述べる。Next, the operation of the conventional device with the above configuration will be described.

従来装置での構成の場合、p型シリコン半導体基板1の
裏面側から入射される赤外光は、ショットキ接合の光電
変換層2に到達して光電変換されると共に、発生した光
信号電荷は、当該ショットキ接合に一旦、蓄積される。
In the case of the conventional device configuration, infrared light incident from the back side of the p-type silicon semiconductor substrate 1 reaches the photoelectric conversion layer 2 of the Schottky junction and is photoelectrically converted, and the generated optical signal charge is It is once accumulated at the Schottky junction.

そして、このショットキ接合に一旦、蓄積された信号電
荷は、TGスキャナ25から読み出しパルスをゲート電
極6に印加させることによりn型埋め込みチャネル5に
転送される。また、ショットキ接合の光電変換層2は、
この読み出しパルス印加時にあって、信号電荷を読み出
すと同時に、読み出しパルス電圧に対応した電圧までリ
セットされ、かつリセット後、次に読み出されるまでの
間、新たに検出される光信号電荷を蓄積する。
The signal charge once accumulated in this Schottky junction is transferred to the n-type buried channel 5 by applying a read pulse from the TG scanner 25 to the gate electrode 6. Moreover, the photoelectric conversion layer 2 of the Schottky junction is
When this read pulse is applied, the signal charge is read out and at the same time is reset to a voltage corresponding to the read pulse voltage, and after the reset, the newly detected optical signal charge is accumulated until the next readout.

しかして、CSD方式においては、まず、走査線配線7
の1本が、前記TGスキャナ25により選択されると共
に、この走査線配線7につながる一水平ライン上のゲー
ト電極6に読み出しパルスが印加されることで、当該−
水平ライン上の信号電荷がn型埋め込みチャネル5に転
送され、また、C3Dスキヤナ26により走査線配線7
からゲート電極6に垂直転送パルスが印加されることで
、当該信号電荷が垂直方向に転送されて水平シフトレジ
スタ23に入る。
Therefore, in the CSD method, first, the scanning line wiring 7
One of the -
The signal charge on the horizontal line is transferred to the n-type buried channel 5, and the C3D scanner 26 transfers the signal charge to the scanning line wiring 7.
By applying a vertical transfer pulse to the gate electrode 6 , the signal charge is transferred in the vertical direction and enters the horizontal shift register 23 .

そして、この場合、こ\でのゲート電極6は、前記した
ように信号電荷を読み出すトランスファゲートの電極と
信号電荷を転送するC3Dの転送ゲートとを兼ねている
In this case, the gate electrode 6 serves both as the transfer gate electrode for reading signal charges and as the C3D transfer gate for transferring signal charges, as described above.

その後、前記水平シフトレジスタ23のCODにより、
当該信号電荷が水平方向へ転送され、出力部24から一
水平ラインの映像信号として外部に読み出される。
After that, due to the COD of the horizontal shift register 23,
The signal charges are transferred in the horizontal direction and read out from the output section 24 as a video signal of one horizontal line.

ついで、前記TGスキャナ25によって選択される水平
ラインを一段づ−ずらせて読み出しパルスを印加させ、
同様な動作を繰り返すことにより、結果的には、所期通
りの一画面の映像出力を得られるのである。
Next, the horizontal line selected by the TG scanner 25 is shifted by one step and a read pulse is applied,
By repeating similar operations, the desired one-screen video output can be obtained as a result.

こ\で、前記したように、ゲート電極6が信号電荷を読
み出すトランスファゲートの電極と信号電荷を転送する
CSDの転送ゲートとを兼ねている場合には、当該ゲー
ト電極6に垂直転送パルスが印加されているときに、ト
ランスファゲートが開かないようにするために、当該ト
ランスファゲートのしきい値電圧を、少なくとも垂直転
送バルスの“H”レベルの電圧以上になるように設定す
る必要がある。なお、A℃反射膜11は、光電変換層2
で吸収されずに透過した赤外光を反射して、当該光電変
換層2に再入射させることで、受光感度の向上を図り得
る。
Here, as described above, if the gate electrode 6 serves both as a transfer gate electrode for reading signal charges and as a CSD transfer gate for transferring signal charges, a vertical transfer pulse is applied to the gate electrode 6. In order to prevent the transfer gate from opening when the transfer pulse is being transferred, it is necessary to set the threshold voltage of the transfer gate to be at least higher than the "H" level voltage of the vertical transfer pulse. Note that the A°C reflective film 11 is similar to the photoelectric conversion layer 2.
By reflecting the infrared light that has passed through without being absorbed by the photoelectric conversion layer 2 and making it enter the photoelectric conversion layer 2 again, the light receiving sensitivity can be improved.

そして、前記ショットキ接合からなる光電変換層2では
、ショットキ障壁における障壁の高さ以上のエネルギを
もつ光成分の検出が可能であり、例えば、白金シリサイ
ド(PtSi)とp型シリコンとのショットキ接合の場
合であれば、約5.6μm以下の波長の光成分を検出し
得る。
In the photoelectric conversion layer 2 made of the Schottky junction, it is possible to detect a light component having an energy higher than the height of the Schottky barrier. For example, a Schottky junction between platinum silicide (PtSi) and p-type silicon can be detected. In some cases, light components with wavelengths of about 5.6 μm or less can be detected.

また、第6図は、前記赤外線固体撮像素子を用いた赤外
線撮像装置における光学系の概要構成を示す説明図であ
る。
Further, FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical system in an infrared imaging device using the infrared solid-state imaging device.

第6図構成において、符号61は赤外レンズを示し、6
2は当該赤外レンズ61の開口絞り、63は赤外光の入
射角を制限し得るように設定した冷却用のコールドシー
ルド、64は当該コールドシールド63内にあって、赤
外レンズ61の焦点位置に対応して配置された赤外線固
体撮像素子、65はコールドシールド63のクーラーヘ
ッドである。
In the configuration shown in FIG. 6, reference numeral 61 indicates an infrared lens;
2 is an aperture stop of the infrared lens 61; 63 is a cooling cold shield set to limit the angle of incidence of infrared light; 64 is located within the cold shield 63 and serves as a focal point of the infrared lens 61; The infrared solid-state image sensor 65 is a cooler head of the cold shield 63, which is arranged corresponding to the position.

しかして、前記赤外線固体撮像素子64については、熱
雑音を低減させるために、クーラーヘッド65により冷
却して利用されると共に、この種の赤外の光学系では、
赤外レンズ61の鏡筒などからの熱放射が、雑音光とし
て入射されることから、冷却されたコールドシールド6
3により赤外光の入射角を制限して雑音光の入射を抑制
するようにしている。
Therefore, in order to reduce thermal noise, the infrared solid-state image sensor 64 is used after being cooled by a cooler head 65, and in this type of infrared optical system,
Since thermal radiation from the lens barrel of the infrared lens 61 is incident as noise light, the cooled cold shield 6
3 limits the angle of incidence of infrared light to suppress the incidence of noise light.

また、信号光束の広がりを決める開口絞り62をコール
ドシールド63の開口に一致させた開口整合光学系を用
いると、赤外線固体撮像素子64の各検出素子は、コー
ルドシールド63の開口を通して鏡筒を見ることがな(
、このために鏡筒から放射される不要な赤外線が検出素
子に入射されず、雑音出力が減少してS/N比が向上す
る。のって、赤外線撮像装置の光学系には、開口整合光
学系が用いられることが多い。
Furthermore, if an aperture matching optical system is used in which the aperture stop 62, which determines the spread of the signal beam, matches the aperture of the cold shield 63, each detection element of the infrared solid-state image sensor 64 sees the lens barrel through the aperture of the cold shield 63. Kotona(
Therefore, unnecessary infrared rays emitted from the lens barrel are not incident on the detection element, noise output is reduced, and the S/N ratio is improved. Therefore, an aperture matching optical system is often used in the optical system of an infrared imaging device.

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

前記したように、従来から赤外線固体撮像素子において
は、開口整合光学系で使用されることが多いのであるが
、例えば、高温の物体などのように、赤外線の放射量が
大きい対象物を撮像する場合には、当該赤外線固体撮像
素子の出力が飽和しないようにするために、その入射光
量を減らすとか、あるいは素子の感度を減するなどの調
整が必要である。
As mentioned above, conventional infrared solid-state imaging devices are often used with aperture matching optical systems, but they are used to image objects that emit a large amount of infrared rays, such as high-temperature objects. In this case, in order to prevent the output of the infrared solid-state imaging device from becoming saturated, it is necessary to make adjustments such as reducing the amount of incident light or reducing the sensitivity of the device.

こ\で、可視光の撮像装置の場合には、赤外レンズの開
口絞りをより小さ(絞ることによって調整が可能である
が、赤外光の撮像装置では、このように赤外レンズの開
口絞りを絞ると、コールドシールドとの開口整合がどれ
な(なり、雑音光が増加してS/N比が劣化することに
なる。一方。
In the case of a visible light imaging device, this can be adjusted by narrowing down the aperture diaphragm of the infrared lens; When the aperture is narrowed down, the aperture matching with the cold shield becomes poor, which increases noise light and degrades the S/N ratio.

従来の赤外線固体撮像素子では、素子感度の調整が不可
能である。
In conventional infrared solid-state imaging devices, it is impossible to adjust the device sensitivity.

従って、従来の赤外線固体撮像素子の場合、高温の物体
などのように、赤外線の放射量が大きい対象物を撮像す
るのには、S/N比の劣化を是認して赤外レンズの開口
絞りを絞るしか、対策の立てようがないものであった。
Therefore, in the case of conventional infrared solid-state image sensors, in order to image objects with a large amount of infrared radiation, such as high-temperature objects, it is necessary to accept the deterioration of the S/N ratio and use the aperture diaphragm of the infrared lens. The only way to take countermeasures was to narrow down the number of people.

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、ショットキ
バリアダイオードの赤外感度を当該ダイオードに印加さ
れる電圧で容易に変えられるようにして赤外検出器自体
に感度調整機能を与え、強い赤外光が入射したときにも
、赤外レンズの開口絞りを絞らずに、しかも素子の出力
が飽和しないように受光感度を調整し得るようにした。
This invention was made to solve these conventional problems, and its purpose is to make it possible to easily change the infrared sensitivity of a Schottky barrier diode by changing the voltage applied to the diode. This allows the infrared detector itself to have a sensitivity adjustment function, so that even when strong infrared light is incident, the light receiving sensitivity can be adjusted without having to narrow down the aperture of the infrared lens, and without saturating the output of the element. I did it like that.

この種の赤外線固体撮像素子を提供することである。An object of the present invention is to provide this type of infrared solid-state imaging device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve 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界面の半導体
側に所要量の不純物を導入した不純物導入領域を形成さ
せることにより、赤外検出器における光感度のリセット
電圧依存性を大きくし、当該リセット電圧によって光感
度を容易に変え得るようにしたものである。
In order to achieve the above object, the infrared solid-state imaging device according to the present invention improves the photosensitivity of the infrared detector by forming an impurity-introduced region in which a required amount of impurities is introduced on the semiconductor side of the Schottky barrier diode interface. The dependence on the reset voltage is increased so that the photosensitivity can be easily changed depending on the reset voltage.

すなわち、この発明は、第1導電型の半導体と金属、も
しくは金属珪化物との接合により形成されるショットキ
バリアダイオードを用いた赤外検出器を有し、当該赤外
検出器に電圧を印加した状態で、入射される赤外線によ
って生成される光電荷信号を蓄積させると共に、当該光
電荷信号を読み出す機構を備えた赤外線固体撮像素子の
構成において、前記ショットキバリアダイオードの界面
での前記第1導電型の半導体側に、第2導電型の所要量
の不純物を導入して不純物導入領域を形成させ、当該不
純物導入領域によって、赤外検出器に印加される電圧を
変え得るようにし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 has an infrared detector using a Schottky barrier diode formed by joining a first conductivity type semiconductor and a metal or metal silicide, and a voltage is applied to the infrared detector. In the configuration of an infrared solid-state imaging device, the infrared solid-state imaging device has a mechanism for accumulating a photocharge signal generated by incident infrared rays and reading out the photocharge signal, wherein the first conductivity type at the interface of the Schottky barrier diode is A required amount of impurity of the second conductivity type is introduced into the semiconductor side of the infrared detector to form an impurity-introduced region, and the voltage applied to the infrared detector can be changed depending on the impurity-introduced region. This is an infrared solid-state imaging device.

〔作   用1 従って、この発明の赤外線固体撮像素子では、ショット
キ接合における第1導電型の半導体側に、第2導電型の
所要量の不純物を導入して形成された不純物導入領域が
、赤外検出器の光感度のリセット電圧依存性を太き(す
る作用を有しており、このためにリセット電圧によって
光感度を容易に変え得るもので、入射光量に対応して出
力が飽和しないように当該赤外検出器の光感度を調整で
きるのである。
[Function 1] Therefore, in the infrared solid-state imaging device of the present invention, the impurity-introduced region formed by introducing a required amount of impurity of the second conductivity type into the semiconductor side of the first conductivity type in the Schottky junction is It has the effect of thickening the reset voltage dependence of the photosensitivity of the detector, and for this reason, the photosensitivity can be easily changed by the reset voltage, and the output is not saturated in response to the amount of incident light. The light sensitivity of the infrared detector can be adjusted.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係る赤外線固体撮像素子の一実施例に
つき、第1図ないし第3図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the infrared solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図はこの実施例による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におけ
る配置構成の概要を模式的に示す平面図、第2図は当該
第1図における一単位の赤外線固体撮像素子での■−■
線部対応の断面構造図であり、これらの第1図、第2図
実施例構成において、前記第4図、第5図従来例構成と
同一符号は同一または相当部分を示している。
FIG. 1 is a plan view schematically showing the arrangement of an infrared solid-state image sensor using a Schottky barrier diode according to this embodiment as an infrared photodetector, and FIG. 2 is a plan view of one unit of infrared rays in FIG. ■−■ with solid-state image sensor
This is a cross-sectional structure diagram corresponding to the line portion, and in the embodiment configurations of FIGS. 1 and 2, the same reference numerals as in the conventional configuration of FIGS. 4 and 5 indicate the same or equivalent parts.

すなわち、第1図に示すこの実施例構成においても、符
号21は1次元、もしくは2次元にアレイ状に配置、こ
1では、垂直、水平2次元方向に配置されたショットキ
接合による光検出部であり、22は垂直方向に電荷を転
送するC3D方式からなる垂直シフトレジスタ、23は
水平方向に電荷を転送するCCD方式からなる水平シフ
トレジスタ、24は外部へ電荷を読み出す出力部である
That is, in the configuration of this embodiment shown in FIG. 1 as well, the reference numeral 21 denotes a photodetecting section using a Schottky junction arranged in a one-dimensional or two-dimensional array; 22 is a vertical shift register using a C3D method to transfer charges in the vertical direction, 23 is a horizontal shift register using a CCD method to transfer charges in the horizontal direction, and 24 is an output section for reading out charges to the outside.

また、25はTGスキャナ、26はCSDスキャナであ
り、これらの各スキャナ25.26には、走査線配線7
を介して一水平ライン上のゲート電極(垂直シフトレジ
スタ22の構成要素)6が電気的に接続され、TGスキ
ャナ25から読み出しパルスと、C3Dスキヤナ26か
らの転送パルスとを、それぞれに印加できるようになっ
ている。
Further, 25 is a TG scanner, 26 is a CSD scanner, and each of these scanners 25 and 26 has a scanning line wiring 7.
A gate electrode (component of the vertical shift register 22) 6 on one horizontal line is electrically connected through the gate electrode so that a read pulse from the TG scanner 25 and a transfer pulse from the C3D scanner 26 can be applied to each. It has become.

次に、第2図構成においても、符号lはp型シリコン半
導体基板、2は白金、パラジュウム、イリジュウムなど
の金属、もしくは白金珪化物、バラジュウム珪化物、イ
リジュウム珪化物などの金属珪化物からなる金属電極と
基板1とで形成されるショットキ接合の光電変換層を示
しており、3は当該光電変換層2における周辺部での電
界集中を緩和して、暗電流を防止するためのn−型領域
によるガードリングである。
Next, in the configuration shown in FIG. 2, the symbol l is a p-type silicon semiconductor substrate, and the symbol 2 is a metal such as platinum, palladium, or iridium, or a metal silicide such as platinum silicide, baradium silicide, or iridium silicide. A Schottky junction photoelectric conversion layer formed by an electrode and a substrate 1 is shown, and 3 is an n-type region for mitigating electric field concentration in the peripheral area of the photoelectric conversion layer 2 and preventing dark current. It is a guard ring by.

また、4は前記光検出部21から垂直シフトレジスタ2
2へ信号電荷を転送するトランスファゲート部のn+型
領領域5.6はそれぞれに前記垂直シフトレジスタ22
を構成するCSDのn型埋め込みチャネル、およびゲー
ト電極で、当該ゲート電極6はトランスファゲート部の
電極とC3Dの転送電極とを兼ねている。
Further, 4 is a vertical shift register 2 from the photodetector 21.
The n+ type regions 5 and 6 of the transfer gate portion that transfer signal charges to the vertical shift registers 22 and 2 are respectively
The gate electrode 6 serves as both the electrode of the transfer gate portion and the transfer electrode of the C3D.

また、7はアルミ配線からなる走査線配線、8はシリコ
ン駿化膜からなる素子間分離、および絶縁のためのフィ
ールド絶縁膜、9.10は酸化膜などからなる眉間絶縁
膜、11は前記光電変換層2の上に眉間絶縁膜10を挾
んで形成され、当該光電変換層2を透過した赤外光を反
射して再度、同層2に入射させるためのAJ2反射膜で
ある。
Further, 7 is a scanning line made of aluminum wiring, 8 is a field insulating film made of a silicon oxide film for isolation and insulation, 9.10 is an insulating film between the eyebrows made of an oxide film, etc., and 11 is the photoelectronic film. This is an AJ2 reflective film that is formed on the conversion layer 2 with the glabellar insulating film 10 interposed therebetween, and reflects infrared light that has passed through the photoelectric conversion layer 2 and makes it enter the layer 2 again.

さらに、12はこの発明の骨子をなすところの。Furthermore, 12 constitutes the gist of this invention.

前記光電変換層2におけるショットキ接合での基板1側
の界面に導入されたn型不純物導入領域である。
This is an n-type impurity introduction region introduced into the interface on the substrate 1 side at the Schottky junction in the photoelectric conversion layer 2.

次に、前記構成による実施例装置の動作について述べる
Next, the operation of the embodiment device having the above configuration will be described.

実施例装置での構成の場合においても、p型シリコン半
導体基板lの裏面側から入射される赤外光は、ショット
キ接合の光電変換層2に到達して光電変換されると共に
、発生した光信号電荷は、当該ショットキ接合によって
一旦、蓄積され、かつこのショットキ接合に一旦、蓄積
された信号電荷は、TGスキャナ25から読み出しパル
スをゲート電極6に印加させることによりn型埋め込み
チャネル5に転送される。
Even in the case of the configuration of the embodiment device, infrared light incident from the back side of the p-type silicon semiconductor substrate l reaches the photoelectric conversion layer 2 of the Schottky junction and is photoelectrically converted, and the generated optical signal Charge is once accumulated by the Schottky junction, and the signal charge once accumulated in this Schottky junction is transferred to the n-type buried channel 5 by applying a read pulse from the TG scanner 25 to the gate electrode 6. .

また、前記ショットキ接合の光電変換層2は、この読み
出しパルス印加時にあって、信号電荷を読み出すと同時
に、読み出しパルス電圧に対応した電圧までリセットさ
れ、かつリセット後、次に読み出されるまでの間、新た
に検出される光信号電荷を蓄積する。
Furthermore, when the readout pulse is applied to the photoelectric conversion layer 2 of the Schottky junction, the signal charge is read out and at the same time, the photoelectric conversion layer 2 is reset to a voltage corresponding to the readout pulse voltage, and after the reset, until the next readout, Accumulate newly detected optical signal charges.

こ\で、C3D方式においては、先にも述べたように、
まず、走査線配線7の1本が、前記TGスキャナ25に
より選択されると共に、この走査線配線7につながる一
水平ライン上のゲート電極6に読み出しパルスが印加さ
れることで、当該−水平ライン上の信号電荷がn型埋め
込みチャネル5に転送され、また、C3Dスキヤナ26
により走査線配線7からゲート電極6に垂直転送パルス
が印加されることで、当該信号電荷が垂直方向に転送さ
れて水平シフトレジスタ23に入る。
Now, in the C3D method, as mentioned earlier,
First, one of the scanning line wirings 7 is selected by the TG scanner 25, and a readout pulse is applied to the gate electrode 6 on one horizontal line connected to the scanning line wiring 7, so that the corresponding -horizontal line The upper signal charge is transferred to the n-type buried channel 5, and is also transferred to the C3D scanner 26.
By applying a vertical transfer pulse from the scanning line wiring 7 to the gate electrode 6, the signal charge is transferred in the vertical direction and enters the horizontal shift register 23.

そして、この場合にも、こ\でのゲート電極6は、信号
電荷を読み出すトランスファゲートの電極と信号電荷を
転送するC3Dの転送ゲートとを兼ねている。
Also in this case, the gate electrode 6 here serves both as a transfer gate electrode for reading signal charges and as a C3D transfer gate for transferring signal charges.

その後、前記水平シフトレジスタ23のCCDによって
、当該信号電荷が水平方向へ転送され、出力部24から
一水平ラインの映像信号として外部に読み出される。
Thereafter, the signal charge is transferred in the horizontal direction by the CCD of the horizontal shift register 23, and read out from the output section 24 as a video signal of one horizontal line.

ついで、前記TGスキャナ25によって選択される水平
ラインを一段づ\ずらせて読み出しパルスを印加させ、
前記と同様な動作を繰り返すことにより、結果的には、
所期通りの一画面の映像出力を得られるのである。
Next, the horizontal line selected by the TG scanner 25 is shifted by one step and a read pulse is applied,
By repeating the same actions as above, the result is:
The desired one-screen video output can be obtained.

また、前記したように、ゲート電極6が信号電荷を読み
出すトランスファゲートの電極と信号電荷を転送するC
SDの転送ゲートとを兼ねている場合には、当該ゲート
電極6に垂直転送パルスが印加されているときに、トラ
ンスファゲートが開かないようにするために、当該トラ
ンスファゲートのしきい値電圧を、少なくとも垂直転送
パルスの”H”レベルの電圧以上になるように設定する
必要がある。
Further, as described above, the gate electrode 6 is connected to the electrode of the transfer gate from which the signal charge is read out, and the C which transfers the signal charge.
When the transfer gate also serves as the SD transfer gate, in order to prevent the transfer gate from opening when a vertical transfer pulse is applied to the gate electrode 6, the threshold voltage of the transfer gate is set to It is necessary to set the voltage to be at least higher than the "H" level voltage of the vertical transfer pulse.

なお、この場合、1反射膜11は、光電変換層2で吸収
されずに透過した赤外光を反射して、当該光電変換層2
に再入射させることで、受光感度の向上を図り得る。
In this case, the first reflective film 11 reflects the infrared light that has passed through the photoelectric conversion layer 2 without being absorbed, and
By making the light enter the light again, it is possible to improve the light receiving sensitivity.

そしてこ\でも、前記ショットキ接合からなる光電変換
層2においては、ショットキ障壁における障壁の高さ以
上のエネルギをもった光成分の検出が可能であり、例え
ば、白金シリサイド(PtSi)とp型シリコンとのシ
ョットキ接合の場合であれば、約5.6μm以下の波長
の光成分を検出し得るのである。
In this case, too, in the photoelectric conversion layer 2 made of the Schottky junction, it is possible to detect a light component having an energy higher than the height of the Schottky barrier. In the case of a Schottky junction with , it is possible to detect light components with wavelengths of about 5.6 μm or less.

次に、第3図は、前記赤外線固体撮像素子におけるショ
ットキ接合による赤外検出器の光感度依存性を示すグラ
フである。
Next, FIG. 3 is a graph showing the photosensitivity dependence of an infrared detector using a Schottky junction in the infrared solid-state imaging device.

この第3図において、曲線aは前記した従来構造におけ
るショットキ接合での赤外検出器の光感度のリセット電
圧依存性を示し、曲線すはこの実施例構造におけるショ
ットキ接合でのp型基板1側の界面にn型不純物、こ\
では、リンを導入してn型不純物導入領域12を形成し
た場合の赤外検出器の光感度のリセット電圧依存性を示
している。
In FIG. 3, curve a indicates the reset voltage dependence of the photosensitivity of the infrared detector at the Schottky junction in the conventional structure, and the curve a indicates the p-type substrate 1 side at the Schottky junction in this example structure. There is an n-type impurity at the interface of
2 shows the dependence of the photosensitivity of the infrared detector on the reset voltage when the n-type impurity introduced region 12 is formed by introducing phosphorus.

同第3図の特性から明らかなように、従来のショットキ
接合では、赤外検出器の光感度のリセット電圧依存性が
小さく、このためにリセット電圧による光感度の調整は
困難である。一方、これに反して、この実施例構成での
ように、ショットキ接合のp型基板1側の界面にn型不
純物導入領域12を形成した赤外検出器では、リセット
電圧によって光感度を容易に調整し得るもので、このと
きのn型不純物の導入量は、界面がn側に反転するまで
導入しなくても充分な効果がある。そして、従来の不純
物導入領域を形成しないショットキ接合でも、リセット
電圧が低い領域では、光感度のリセット電圧依存性は比
較的大きいもので、この実施例においても、リン(P)
とか砒素(As)などのn型不純物を界面に導入するこ
とにより、リセット電圧の高い領域でも、当該界面の電
界強度が低下して、従来でのリセット電圧が低い領域と
同じように、リセット電圧依存性が大きくなる。
As is clear from the characteristics shown in FIG. 3, in the conventional Schottky junction, the dependence of the photosensitivity of the infrared detector on the reset voltage is small, and therefore it is difficult to adjust the photosensitivity using the reset voltage. On the other hand, in the infrared detector in which the n-type impurity doped region 12 is formed at the interface of the Schottky junction on the p-type substrate 1 side, as in the configuration of this embodiment, the photosensitivity can be easily increased by adjusting the reset voltage. It can be adjusted, and the amount of n-type impurity introduced at this time has a sufficient effect even if it is not introduced until the interface is reversed to the n-side. Even in the conventional Schottky junction where no impurity doped region is formed, the dependence of photosensitivity on the reset voltage is relatively large in the region where the reset voltage is low, and in this example as well, phosphorus (P)
By introducing n-type impurities such as arsenic (As) into the interface, the electric field strength at the interface is reduced even in regions where the reset voltage is high, and the reset voltage is reduced to the same level as in the conventional region where the reset voltage is low. Dependency increases.

また、前記界面の極(薄い領域(数十μm程度以下)が
n型になるほど不純物を導入すれば、ショットキバリア
のバリア頂点が界面より深い位置に形成されるようにな
り、光感度のリセット電圧依存性が大きくなる。但し、
あまりにも不純物の導入量が多い場合には、曲線Cに示
されているように、光感度が著るしく低下し、これに対
応してバリア高も高くなり、遮断波長が短(なって使用
できなくなる。
In addition, if impurities are introduced so that the pole (thin region (approximately several tens of micrometers or less)) of the interface becomes n-type, the barrier apex of the Schottky barrier will be formed at a position deeper than the interface, and the reset voltage of the photosensitivity will increase. Dependency increases.However,
If too much impurity is introduced, as shown in curve C, the photosensitivity will drop significantly, the barrier height will correspondingly increase, and the cut-off wavelength will become short (which makes it difficult to use). become unable.

のって、前記した実施例構造でのように、ショットキ接
合を構成するp型シリコン半導体界面に対して、適当す
る所要量のn型不純物を導入した領域を形成させること
により、光感度のリセット電圧依存性を第3図の曲線す
のようにし得るもので、この状態において、第1図に示
したTGスキャナ25の読み出しパルスでの“H”レベ
ルの電圧■1゜を可変にすれば、リセット電圧がこの°
°H”レベルの電圧■ア。に依存することから、入射さ
れる光量によって光感度を調整し得るのである。
Then, as in the example structure described above, by forming a region doped with an appropriate amount of n-type impurity at the p-type silicon semiconductor interface constituting the Schottky junction, the photosensitivity can be reset. The voltage dependence can be made as shown in the curve shown in Fig. 3. In this state, if the "H" level voltage ■1° of the read pulse of the TG scanner 25 shown in Fig. 1 is made variable, The reset voltage is this degree
Since it depends on the voltage (a) at the °H" level, the photosensitivity can be adjusted depending on the amount of incident light.

なお、前記実施例においては、トランスファゲートと転
送ゲートとの電極が共通する場合の例について述べたが
、トランスファゲートの電極と転送ゲートの電極を電気
的に分離して形成させ、トランスファゲートに対して、
独立的に電圧を印加させるように構成してよ(、この場
合の方が前記電圧vT0を低電圧にし得るので、当該電
圧Vtaの調整範囲が広くなる。
In the above embodiment, an example was described in which the transfer gate and the transfer gate have a common electrode, but the transfer gate electrode and the transfer gate electrode are formed electrically separated, and hand,
(In this case, the voltage vT0 can be made lower, so the adjustment range of the voltage Vta becomes wider.

また、前記実施例では、1画素を構成するショットキ接
合の赤外検出器を2次元的に配設させると共に、垂直方
向の信号読み出しがCDS方式である場合について述べ
たが、当該画素配列の態様は任意であってよく、かつ信
号読み出し方式についても、その他、CCD方式とか、
あるいはMO8方式(赤外検出器の出力部にMOS−T
rを設け、その0N10FF制御によって信号読み出し
を行なう方式)などのそれぞれであってもよく、実施例
の場合と同様な作用、効果が得られる。
In addition, in the above embodiment, a Schottky junction infrared detector constituting one pixel is arranged two-dimensionally, and the signal readout in the vertical direction is performed using the CDS method. may be arbitrary, and the signal readout method may also be a CCD method, etc.
Or MO8 method (MOS-T in the output section of the infrared detector)
In this case, the same operation and effect as in the embodiment can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明によれば、第1導電型の
半導体と金属、もしくは金属珪化物との接合により形成
されるショットキバリアダイオードを用いた赤外検出器
を設け、当該赤外検出器に電圧を印加した状態で、入射
される赤外線によって生成される光電荷信号を蓄積させ
、かつ当該光電荷信号を読み出す機構を備えて構成され
る赤外線固体撮像素子において、ショットキバリアダイ
オードの界面での第1導電型の半導体側には、第2導電
型の所要量の不純物を導入して不純物導入領域を形成さ
せ、当該不純物導入領域によって、赤外検出器に印加さ
れる電圧を変え得るように構成したので、例えば、赤外
線の放射量が大きい高温の対象物を撮像する場合にあっ
ても、従来のように、光学系の開口整合をくずしてS/
N比を劣化させることになるところの、赤外レンズの開
口絞りを絞る手段によらずに、単に、信号読み出しパル
スの電圧を小さくするのみの手段により、赤外検出器の
光感度が低下され、その出力の飽和を阻止できて撮像を
可能にし得るもので、結果的には、入射光量に対応して
出力が飽和しないように当該赤外検出器の光感度を極め
て容易に調整できるという優れた特長がある。
As detailed above, according to the present invention, an infrared detector using a Schottky barrier diode formed by joining a first conductivity type semiconductor and a metal or a metal silicide is provided, and the infrared detection In an infrared solid-state image sensor, which is configured with a mechanism for accumulating a photocharge signal generated by incident infrared rays while a voltage is applied to the device and reading out the photocharge signal, a A required amount of impurity of the second conductivity type is introduced into the semiconductor side of the first conductivity type to form an impurity introduction region, so that the voltage applied to the infrared detector can be changed by the impurity introduction region. For example, when capturing an image of a high-temperature object with a large amount of infrared radiation, it is necessary to destroy the aperture alignment of the optical system and use S/
The photosensitivity of the infrared detector is reduced by simply reducing the voltage of the signal readout pulse, rather than by narrowing down the aperture stop of the infrared lens, which would degrade the N ratio. It is possible to prevent the output from saturating and enable imaging, and as a result, the light sensitivity of the infrared detector can be adjusted extremely easily according to the amount of incident light so that the output does not become saturated. It has several features.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例によるショットキバリアダ
イオードを赤外検出器に用いた赤外線固体撮像素子にお
ける配置構成の概要を模式的に示す平面図、第2図は当
該第1図における一単位の赤外線固体撮像素子での■−
■線部対応の断面構造図、第3図は同上赤外線固体撮像
素子におけるショットキ接合による赤外検出器の光感度
依存性を示すグラフであり、また、第4図は従来例によ
る同上赤外線固体撮像素子における配置構成の概要を模
式的に示す平面図、第5図は当該第4図における一単位
の赤外線固体撮像素子での■−V線部対応の断面構造図
、第6図は赤外線撮像装置の光学系の概要構成を示す説
明図である。 l・・・・p型シリコン半導体基板、 2・・・・光電変換層、 3・・・・ガードリング、4
・・・・n+型領領域 5・・・・n型埋め込みチャネル、 6・・・・ゲート電極、 7・・・・走査線配線、8・
・・・フィールド絶縁膜、 9.10・・・・層間絶縁膜、11・・・・A4反射膜
、12・・・・n型不純物導入領域、 21・・・・光検出部、 22・・・・垂直シフトレジスタ、 23・・・・水平シフトレジスタ、 24・・・・出力部、 25・・・・トランスファゲートスキャナ、26・・・
・C3Dスキヤナ。 代理人  大  岩  増  雄 忠力うl斗量 tO゛ C5Dス″?Y7
FIG. 1 is a plan view schematically showing the arrangement of an infrared solid-state image sensor using a Schottky barrier diode as an infrared detector according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a unit in FIG. 1. - with an infrared solid-state image sensor
■A cross-sectional structure diagram corresponding to the lined part, Figure 3 is a graph showing the photosensitivity dependence of an infrared detector using a Schottky junction in the above infrared solid-state imaging device, and Figure 4 is a graph showing the same infrared solid-state imaging according to the conventional example. FIG. 5 is a plan view schematically showing the arrangement of the device; FIG. 5 is a cross-sectional structural diagram corresponding to the ■-V line of one unit of the infrared solid-state imaging device in FIG. 4; and FIG. 6 is the infrared imaging device. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical system of FIG. l... p-type silicon semiconductor substrate, 2... photoelectric conversion layer, 3... guard ring, 4
...N+ type region 5...N type buried channel, 6...Gate electrode, 7...Scanning line wiring, 8...
...Field insulating film, 9.10...Interlayer insulating film, 11...A4 reflective film, 12...N-type impurity doped region, 21...Photodetection section, 22... ...Vertical shift register, 23...Horizontal shift register, 24...Output section, 25...Transfer gate scanner, 26...
・C3D scanner. Agent Masu Oiwa Yutada Riki amounttO゛C5Ds''?Y7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体と金属、もしくは金属珪化物との接
合により形成されるショットキバリアダイオードを用い
た赤外検出器を有し、当該赤外検出器に電圧を印加した
状態で、入射される赤外線によって生成される光電荷信
号を蓄積させると共に、当該光電荷信号を読み出す機構
を備えた赤外線固体撮像素子の構成において、 前記ショットキバリアダイオードの界面での前記第1導
電型の半導体側に、第2導電型の所要量の不純物を導入
して不純物導入領域を形成させ、当該不純物導入領域に
よって、赤外検出器に印加される電圧を変え得るように
したことを特徴とする赤外線固体撮像素子。
[Claims] An infrared detector using a Schottky barrier diode formed by bonding a first conductivity type semiconductor and a metal or metal silicide, and a voltage applied to the infrared detector. In the configuration of an infrared solid-state imaging device, the infrared solid-state imaging device is equipped with a mechanism for accumulating a photocharge signal generated by incident infrared rays and reading out the photocharge signal, wherein the first conductivity type at the interface of the Schottky barrier diode is A required amount of impurity of the second conductivity type is introduced into the semiconductor side of the infrared detector to form an impurity-introduced region, and the voltage applied to the infrared detector can be changed depending on the impurity-introduced region. Infrared solid-state image sensor.
JP2231404A 1990-08-31 1990-08-31 Infrared solid-state imaging device Expired - Fee Related JP2701523B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2231404A JP2701523B2 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Infrared solid-state imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2231404A JP2701523B2 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Infrared solid-state imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04111467A true JPH04111467A (en) 1992-04-13
JP2701523B2 JP2701523B2 (en) 1998-01-21

Family

ID=16923074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2231404A Expired - Fee Related JP2701523B2 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Infrared solid-state imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2701523B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814873A (en) * 1994-07-05 1998-09-29 Nec Corporation Schottky barrier infrared sensor
JPH11304591A (en) * 1998-04-22 1999-11-05 Mitsubishi Electric Corp Device for acquiring spectral image

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814873A (en) * 1994-07-05 1998-09-29 Nec Corporation Schottky barrier infrared sensor
JPH11304591A (en) * 1998-04-22 1999-11-05 Mitsubishi Electric Corp Device for acquiring spectral image

Also Published As

Publication number Publication date
JP2701523B2 (en) 1998-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7714402B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus using the same
Rogalski Optical detectors for focal plane arrays
US20100051809A1 (en) Monolithic Dual Band Imager
US20100194950A1 (en) Solid-state image pickup device
US8653617B2 (en) Solid-state image sensing apparatus
US9287302B2 (en) Solid-state imaging device
TW417389B (en) Infrared filterless pixel structure
US6803614B2 (en) Solid-state imaging apparatus and camera using the same apparatus
Yutani et al. 1040* 1040 element PtSi Schottky-barrier IR image sensor
US5233429A (en) CCD image sensor having improved structure of VCCD region thereof
Capone et al. Evaluation of a Schottky IRCCD staring mosaic focal plane
JP3655760B2 (en) Infrared solid-state image sensor
JP2701523B2 (en) Infrared solid-state imaging device
JPH05235317A (en) Solid-state image pickup element
JP2836299B2 (en) Infrared solid-state imaging device
JPH10173998A (en) Schottky barrier type solid-state image pickup element and image pickup device using the same
JP2773930B2 (en) Light detection device
Capone et al. Evaluation of a Schottky infrared charge-coupled device (IRCCD) staring mosaic focal plane
US8093673B2 (en) Columnated backside illumination structure
JPH05199463A (en) Solid-state image pickup device
JPH11289492A (en) Schottky barrier type solid-state image pickup element and image pickup device using it
JP2922688B2 (en) Infrared solid-state image sensor
JP2671548B2 (en) Infrared sensor
JP3084108B2 (en) Infrared solid-state image sensor
JPH04186673A (en) Solid-state infrared image sensor

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees