JPH05199463A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

Info

Publication number
JPH05199463A
JPH05199463A JP4007410A JP741092A JPH05199463A JP H05199463 A JPH05199463 A JP H05199463A JP 4007410 A JP4007410 A JP 4007410A JP 741092 A JP741092 A JP 741092A JP H05199463 A JPH05199463 A JP H05199463A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
infrared
image pickup
type
sensor
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.)
Withdrawn
Application number
JP4007410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Matsumoto
一哉 松本
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP4007410A priority Critical patent/JPH05199463A/en
Publication of JPH05199463A publication Critical patent/JPH05199463A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute non-destructive read-out, and also, to execute read-out at a high speed, and to obtain the information of a high picture quality. CONSTITUTION:This device is divided roughly into a diode array 11 of a photodetecting part for photodetecting infrared rays and fetching information (image) as an electric signal, an amplification type MOS image sensor (AMI) part 12 which is used as a scanning circuits and a metallic bump 13 for connecting them, and the AMI part is provided with an (n+p) type photodiode (b) of a photoelectric converting part, and an (n) channel MOSFET for selecting reset, amplification and the vertical. By applying a reverse bias to the (n+p) type photodiode (b), discharging optical charge generated by infrared rays by a diode structure, and accumulating/amplifying and fetching its charge, it does not occur that a noise is mixed in and a signal is attenuated, and an output of a high S/N ratio is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド型赤外エリ
アセンサの固体撮像素子に2次元増幅形固体撮像素子を
用いた固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a two-dimensional amplification type solid-state image pickup element as a solid-state image pickup element of a hybrid type infrared area sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、赤外線を検出する赤外エリアセ
ンサは検出手段の原理により、量子効果形デバイスと熱
効果形デバイスとに大別されるが、主として熱効果形デ
バイスの感度より2桁ほど高感度な量子効果形デバイス
が利用されている。
2. Description of the Related Art Generally, an infrared area sensor for detecting infrared rays is roughly classified into a quantum effect type device and a thermal effect type device according to the principle of detection means. Highly sensitive quantum effect devices are used.

【0003】この量子効果形デバイスは、検出部の構成
(材料)の違いからショットキー型デバイスと化合物形
デバイスとに区分される。受光する光の波長が3〜5μ
mの赤外線検出用には、Pt−P形Si構成のショット
キー形デバイスが好適する。しかし検出する波長の範囲
が例えば、1〜20μmのように広範囲であった場合に
は、検出部を構成する材料を自由に選択でき、開口率が
前記ショットキー形デバイスより比較的大きな化合物形
デバイスが好適する。
This quantum effect device is classified into a Schottky device and a compound device depending on the difference in the structure (material) of the detecting portion. The wavelength of the received light is 3-5μ
For infrared detection of m, a Schottky type device having a Pt-P type Si structure is suitable. However, when the wavelength range to be detected is wide, for example, 1 to 20 μm, the material forming the detection section can be freely selected, and the compound type device having a numerical aperture relatively larger than that of the Schottky type device. Is preferred.

【0004】前記化合物形デバイスは、例えば「HgC
dTe IRCCDの解像度の向上」テレビジョン学会
技術報告Vol.15,No.51(1991,9,1
6)に記載されており、図7を参照して、このHgCd
Teを赤外線センサとする赤外エリアセンサの構成につ
いて説明する。
The compound type device is, for example, "HgC".
Improving Resolution of dTe IR CCD "Technical Report of Television Society Vol. 15, No. 51 (1991, 9, 1
6) and with reference to FIG. 7, this HgCd
The configuration of an infrared area sensor using Te as an infrared sensor will be described.

【0005】図7(a),(b)に示すように、化合物
形赤外エリアセンサは、赤外線を電気信号に光電変換す
るダイオードアレイ1と信号読出し部がマトリックスに
配置されたSi走査回路部2と、これらを接続するIn
からなる金属バンプ3により構成されている。
As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), a compound type infrared area sensor is a Si scanning circuit section in which a diode array 1 for photoelectrically converting infrared rays into an electric signal and a signal reading section are arranged in a matrix. 2 and In connecting them
The metal bumps 3 are made of metal.

【0006】前記ダイオードアレイ1は、赤外線を透過
させる透明膜のCdZnTeからなる支持基板4と、該
支持基板4の一方面上にエピタキシャル法等により形成
されたp形HgCdTe層5とからなり、前記p形Hg
CdTe層5の表面には複数のn+ 拡散層6が形成され
ている。この各n+ 拡散層6と、前記信号読出し部のそ
れぞれとが、前記金属バンプ3により接続されている。
The diode array 1 comprises a support substrate 4 made of CdZnTe, which is a transparent film that transmits infrared rays, and a p-type HgCdTe layer 5 formed on one surface of the support substrate 4 by an epitaxial method or the like. p-type Hg
A plurality of n + diffusion layers 6 are formed on the surface of the CdTe layer 5. Each of the n + diffusion layers 6 and each of the signal reading portions are connected by the metal bumps 3.

【0007】この化合物形赤外エリアセンサの動作は、
前記支持基板4の他方面側から赤外線が入射すると、前
記p形HgCdTe層5との界面で正孔・電子対が生成
される。このうち電子は、前記n+ 拡散層6、前記金属
バンプ3を経て、前記Si走査回路部2に転送されて蓄
積され、所望の蓄積時間の後、光情報を示す光電変換信
号として読出される。
The operation of this compound type infrared area sensor is as follows.
When infrared rays are incident from the other surface side of the support substrate 4, hole / electron pairs are generated at the interface with the p-type HgCdTe layer 5. Of these, the electrons are transferred to the Si scanning circuit unit 2 via the n + diffusion layer 6 and the metal bump 3 and accumulated therein, and after a desired accumulation time, read out as a photoelectric conversion signal indicating optical information. ..

【0008】図8は、図7に示したp形HgCdTe層
5におけるHgとCdの混合比を変化させた場合のそれ
ぞれの感度D* の特性を示した特性図である。この図8
より、Hg1-x Cdx Teの組成比xを0.39〜0.
19の範囲で変化させると、赤外線波長が1〜15μm
の範囲において、波長で示された理論的感度限界に近い
感度を有する高感度赤外線センサが達成可能であること
が読み取れる。
FIG. 8 shows respective sensitivities D * when the mixing ratio of Hg and Cd in the p-type HgCdTe layer 5 shown in FIG. 7 is changed . It is a characteristic diagram showing the characteristics of. This Figure 8
Therefore, the composition ratio x of Hg 1-x Cd x Te is 0.39 to 0.
When changed in the range of 19, the infrared wavelength is 1 to 15 μm
It can be read that a high-sensitivity infrared sensor having a sensitivity close to the theoretical sensitivity limit indicated by wavelength in the range of γ is achievable.

【0009】通常、図7に示すような従来の化合物形赤
外エリアセンサのSi走査回路2には、CCD(Cha
rge Coupled Device)等で代表され
る非増幅形固体撮像装置が用いられている。
Usually, a CCD (Cha) is provided in the Si scanning circuit 2 of the conventional compound type infrared area sensor as shown in FIG.
A non-amplification type solid-state image pickup device represented by a large coupled device) is used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の化合物形赤外エリアセンサのSi走査回路2は、CC
D,MOS,CID(Charge Injectio
n Device)等の非増幅形固体撮像素子で構成さ
れている。
However, the Si scanning circuit 2 of the above-mentioned conventional compound type infrared area sensor has a CC
D, MOS, CID (Charge Injectio)
n Device) or other non-amplifying solid-state image sensor.

【0011】一般に赤外線センサは、暗電流等に起因す
る雑音を低減させるため、77K程度の低温雰囲気中で
動作されている。しかし、低温雰囲気が77Kに近づく
ほど、CCDは信号の転送不良が生じ易くなり、この転
送不良が生じると、残像若しくは信号の画素間混合によ
る解像度の劣化が発生し、赤外線画像の劣化を引き起こ
すという欠点がある。
Generally, the infrared sensor is operated in a low temperature atmosphere of about 77K in order to reduce noise caused by dark current and the like. However, as the low-temperature atmosphere approaches 77K, the CCD is more likely to have a signal transfer failure, and when this transfer failure occurs, an afterimage or resolution deterioration due to inter-pixel mixing of signals occurs, which causes deterioration of the infrared image. There are drawbacks.

【0012】さらに高画質化の要求に伴い、Si走査回
路は1000×1000画素程度の多画素化が必要とな
る。従来のCCDは、多画素化することにより消費電力
が大幅に増大することによって、赤外線センサが加熱さ
れ暗電流の増大すなわち感度の低下が発生する。また、
検出部の多画素化は、応答信号を遅くさせないために信
号処理の高速化が必要となり、これによって信号の転送
不良がより発生し易すくなると共に、受光部以外の読出
し動作に起因する読出し雑音が増大するという問題を生
じさせる。
With the demand for higher image quality, the Si scanning circuit needs to have a large number of pixels of about 1000 × 1000 pixels. In the conventional CCD, the power consumption is significantly increased due to the increase in the number of pixels, and the infrared sensor is heated to increase the dark current, that is, the sensitivity is lowered. Also,
To increase the number of pixels in the detector, it is necessary to speed up the signal processing in order not to delay the response signal, which makes it easier for signal transfer failure to occur, and also to prevent the read noise caused by the read operation other than the light receiving section. Raises the problem that

【0013】また、前述したSi走査回路の雑音低減の
ための従来の有効な手法としては、多数回信号読出しに
よる読出し雑音低減化が提案されているが、CCD,M
OSからなる非増幅形固体撮像装置では、情報を一度読
出すと、格納している情報が破壊されるため、多数回に
渡って読出すことは不可能であり、この手法は用いるこ
とができない。
Further, as a conventional effective method for reducing the noise of the Si scanning circuit described above, it has been proposed to reduce the read noise by reading the signal many times.
In the non-amplification type solid-state imaging device composed of OS, once the information is read, the stored information is destroyed, so it is impossible to read the information many times, and this method cannot be used. ..

【0014】そして、低レベル赤外線検出のための長時
間露光に対して、露光中の信号蓄積状況のモニタリング
機能があると便利であるが、前述したようにCCD,M
OSの非増幅形固体撮像装置では、確認するために蓄積
情報を読出すと格納された情報が破壊されてしまうた
め、オンチップモニタリング機能は形成できない。そこ
で本発明は、非破壊読出しが可能で、且つ読出しの高速
化及び情報の高画質化を図った固体撮像装置を提供する
ことを目的とする。
For long-time exposure for detecting low-level infrared rays, it is convenient to have a function of monitoring the signal accumulation state during exposure. As described above, CCD, M
In the OS non-amplification type solid-state imaging device, if the stored information is read for confirmation, the stored information is destroyed, so that the on-chip monitoring function cannot be formed. Therefore, it is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of non-destructive reading, high-speed reading, and high image quality of information.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、情報を有する赤外線を受光して光電変換
し、画像情報として取り出す2次元に配置された複数の
固体撮像素子からなる赤外線検出エリア手段と、前記赤
外線検出エリア手段の2次元配置される各固体撮像素子
に対応するように複数の読出し用の内部増幅形固体撮像
素子が配置され、前記赤外線エリアセンサ手段から取り
出された画像情報を各内部増幅形固体撮像素子が所定時
間蓄積し、増幅して出力する画像情報読出し手段と、前
記赤外線エリアセンサ手段からの画像情報を前記画像情
報読出し手段に伝送するバンプ手段とで構成された固体
撮像装置を提供する。また前記内部増幅形固体撮像素子
が増幅形MOSイメージセンサ(AMI)からなり、前
記赤外線検出エリア手段が狭バンドギャップ化合物半導
体層若しくは、ショットキーバリア領域を有する半導体
層からなる。
In order to achieve the above object, the present invention receives infrared rays having information, photoelectrically converts the infrared rays, and extracts the image information as infrared rays. An image taken out from the infrared area sensor means, in which a plurality of internal amplification type solid-state image pickup elements for reading are arranged so as to correspond to the detection area means and the respective two-dimensionally arranged solid-state image pickup elements of the infrared detection area means. Each of the internal amplification type solid-state imaging devices stores image information for a predetermined time, amplifies and outputs image information reading means, and bump means for transmitting image information from the infrared area sensor means to the image information reading means. Provided is a solid-state imaging device. The internal amplification type solid-state imaging device is composed of an amplification type MOS image sensor (AMI), and the infrared detection area means is composed of a narrow band gap compound semiconductor layer or a semiconductor layer having a Schottky barrier region.

【0016】[0016]

【作用】以上のような構成の固体撮像装置は、リセット
期間が1水平走査期間になるため、フォトダイオードが
初期値Vrsに再設定される、すなわち、格納され消去
すべき情報が確実に消去される。また、増幅型MOSイ
メージセンサにショットキーバリア層をバンプ形成する
ため、従来の信号読出し部と同一シリコン基板上にショ
ットキー障壁が形成される構造のセンサに比べ、高開口
率になる赤外線センサが提供される。つまり高品位な高
品位な赤外線センサが作成可能になる。さらに、ハイブ
リッド形イメージセンサ、若しくは積層形イメージセン
サにより、イオン、X線、紫外線及び、たんぱく質等を
検出する多種の2次元イメージセンサに応用される。
In the solid-state image pickup device having the above-described structure, since the reset period is one horizontal scanning period, the photodiode is reset to the initial value Vrs, that is, the information to be stored and erased is surely erased. It In addition, since the Schottky barrier layer is bump-formed on the amplification type MOS image sensor, an infrared sensor having a higher aperture ratio can be used as compared with the conventional sensor having a structure in which the Schottky barrier is formed on the same silicon substrate as the signal reading section. Provided. That is, a high-quality and high-quality infrared sensor can be created. Further, the hybrid type image sensor or the laminated type image sensor is applied to various two-dimensional image sensors for detecting ions, X-rays, ultraviolet rays, proteins and the like.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1には、本発明による固体撮像装置の第
1実施例の構成を示す。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【0018】この構成は、赤外線を受光し電気信号とし
て情報(画像)を取り出す受光部のダイオードアレイ1
1と、走査回路となる増幅型MOSイメージセンサ(A
MI;Amprified MOS Imager)部
12と、これらを接続するインジウム(In)からなる
金属バンプ13とにより大別される。
In this structure, the diode array 1 of the light receiving portion for receiving infrared rays and extracting information (image) as an electric signal.
1 and an amplification type MOS image sensor (A
It is roughly classified into an MI (Amplified MOS Imager) portion 12 and a metal bump 13 made of indium (In) for connecting them.

【0019】前記ダイオードアレイ11は、赤外線を透
過させる透明膜のCdZnTeからなる支持基板14及
び、p形HgCdTe層15の積層構造からなり、該p
形HgCdTe層15の表面には複数のn+ 拡散層16
が例えばマトリックス状に配置されるように形成され
る。次にAMI部12の構成においては、まず、P形半
導体基板17上の所望位置にn+ 拡散層18を形成し、
ダイオードaを構成させている。
The diode array 11 has a laminated structure of a support substrate 14 made of CdZnTe, which is a transparent film that transmits infrared rays, and a p-type HgCdTe layer 15.
A plurality of n + diffusion layers 16 are formed on the surface of the HgCdTe layer 15.
Are formed so as to be arranged in a matrix, for example. Next, in the structure of the AMI portion 12, first, an n + diffusion layer 18 is formed at a desired position on the P-type semiconductor substrate 17,
The diode a is configured.

【0020】前記ダイオードaのコンタクト部19は、
第1Al層20、第2Al層21,第3Al層22、前
記金属バンプ13を介して、前記n+ 拡散層16に結合
されている。そしてこれらの導電体の各層はSiO2
の層間絶縁膜23で電気的に分離されている。
The contact portion 19 of the diode a is
It is coupled to the n + diffusion layer 16 via the first Al layer 20, the second Al layer 21, the third Al layer 22, and the metal bump 13. Each layer of these conductors is electrically separated by an interlayer insulating film 23 such as SiO 2 .

【0021】前記AMI部12即ち、可視光用AMIセ
ンサの詳細な説明は、本出願人が発表した例えば、「増
幅型固体撮像素子AMI」テレビジョン学会技術報告V
ol.14,No.16.PP33〜38(1990)に
記載されている。
For a detailed description of the AMI section 12, that is, the AMI sensor for visible light, see, for example, "Amplification-type solid-state image pickup device AMI" published by the present applicant, Technical Report V of the Television Society.
ol. 14, No. 16. PP 33-38 (1990).

【0022】前記AMI部は、基本的に、複数のイメー
ジセンサ素子(画素)がマトリックス状に配置形成さ
れ、金属バンプで接続される光電変換部から出力された
複数の光情報信号を入力し、その画素内で個々に増幅
し、垂直及び水平走査スイッチ回路を介して、順次読出
されるXYアドレス形に構成されている。図2に前記可
視光形AMIの1画素の構造、図3には、その等価回路
を示す。ここで、図1に示す構成部材と同等の部材には
同じ参照符号を付している。
Basically, the AMI section has a plurality of image sensor elements (pixels) arranged and formed in a matrix, and receives a plurality of optical information signals output from a photoelectric conversion section connected by metal bumps, Each pixel is amplified individually, and is sequentially read out through the vertical and horizontal scanning switch circuits to form an XY address type. FIG. 2 shows the structure of one pixel of the visible light type AMI, and FIG. 3 shows its equivalent circuit. Here, members equivalent to the constituent members shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0023】このAMI部の1画素は、光電変換部とし
てのn+ p形フォトダイオードbとリセット(Tr
s)、増幅(Ta)及び垂直選択(Ty)用の3個のn
チャンネルMOSFETにより構成されている。また水
平スイッチTxは、垂直信号ライン毎に設けられてい
る。赤外線イメージセンサでは、図2,3に示すn+ p
形フォトダイオードbの替わりに図7に示すようなダイ
オードaの構成になっている。原理的には、前記n+ p
形フォトダイオードbに逆バイアスを印加し、図1に示
すようなダイオードの構造で赤外線により発生した光電
荷で放電させ、その電位を電流増幅して取り出すもので
ある。次に図3を参照して、前記可視光形AMIの動作
について説明する。前記可視光形AMIの動作は、リセ
ット期間、蓄積期間、読出し期間に分割される。
One pixel of the AMI portion is provided with an n + p type photodiode b as a photoelectric conversion portion and a reset (Tr
s), three n for amplification (Ta) and vertical selection (Ty)
It is composed of a channel MOSFET. The horizontal switch Tx is provided for each vertical signal line. In the infrared image sensor, n + p shown in FIGS.
Instead of the photodiode b, the diode a has a structure as shown in FIG. In principle, the above n + p
A reverse bias is applied to the photodiode b, the photodiode is discharged by the photocharge generated by infrared rays in the structure of the diode as shown in FIG. 1, and the potential thereof is current-amplified and taken out. Next, the operation of the visible light type AMI will be described with reference to FIG. The operation of the visible light type AMI is divided into a reset period, a storage period, and a read period.

【0024】まず、リセット期間において、フォトダイ
オードbは、リセット用トランジスタTrsを介して、
初期値Vrs(正電位)に設定される。次に蓄積期間に
おいて、赤外光の照射により励起された電子は、フォト
ダイオードbの容量CPDに蓄積される。従って、前記フ
ォトダイオードbの電位は、赤外光の入射する時間に対
応して減少する。この電位を増幅トランジスタTaのゲ
ートに印加し、フォトダイオードbの電位に応じて増幅
された電流を垂直走査スイッチTy、水平走査スイッチ
Txを介して読出す(読出し期間)。前記AMIは、光
電変換部と増幅部が極めて接近しており、雑音の混入や
信号の減衰がなく、理想的に増幅できるため、S/N比
のよい出力が得られる。次に図4にエリアセンサとして
用いた場合の基本配置構成を示し、図5にはその駆動波
形を示し、説明する。
First, in the reset period, the photodiode b passes through the reset transistor Trs.
The initial value Vrs (positive potential) is set. Next, in the accumulation period, the electrons excited by the irradiation of infrared light are accumulated in the capacitance C PD of the photodiode b. Therefore, the potential of the photodiode b decreases corresponding to the time when the infrared light is incident. This potential is applied to the gate of the amplification transistor Ta, and the current amplified according to the potential of the photodiode b is read out through the vertical scanning switch Ty and the horizontal scanning switch Tx (reading period). Since the photoelectric conversion unit and the amplification unit are extremely close to each other in the AMI, there is no mixing of noise or attenuation of the signal, and the AMI can be ideally amplified, so that an output with a good S / N ratio can be obtained. Next, FIG. 4 shows a basic arrangement configuration when it is used as an area sensor, and FIG. 5 shows its drive waveforms for explanation.

【0025】このエリアセンサは、マトリックス状に複
数の検出部(画素)が配置され、水平及び垂直ラインご
とに走査スイッチとなるトランジスタスイッチTx-1,
TxTx+1…、Ty-1,Ty,Ty+1,…がそれぞれ設
けられ、特定の画素を選択できるように構成されてい
る。
In this area sensor, a plurality of detecting portions (pixels) are arranged in a matrix, and a transistor switch Tx-1, which serves as a scanning switch for each horizontal and vertical line,
, Ty-1, Ty, Ty + 1, ... Are provided so that specific pixels can be selected.

【0026】この構成でそれぞれの画素に情報が格納さ
れている場合、読出し時には、垂直走査回路24により
第n行目を選択し、1水平走査に要するする間(1水平
走査期間)、垂直走査スイッチTyをオンする。その間
に水平走査回路25により水平走査スイッチTxを順次
オンさせて、1水平ライン分の信号を順次読出す。
When information is stored in each pixel in this configuration, the vertical scanning circuit 24 selects the nth row during reading, and vertical scanning is performed during one horizontal scanning period (one horizontal scanning period). The switch Ty is turned on. Meanwhile, the horizontal scanning circuit 25 sequentially turns on the horizontal scanning switch Tx to sequentially read signals for one horizontal line.

【0027】そして、第n行の読出しが終り、次の第n
+1行に移行すると同時に、第n行に設けられた図示さ
れないリセット用トランジスタTrsを、次の第n+1
行の1水平ライン分の信号が全部読出される間、即ち1
水平走査期間、オン状態にして、フォトダイオードbの
電位を初期値Vrsに再設定する。
Then, the reading of the nth row is completed, and the next nth row is read.
At the same time as shifting to the + 1th row, the reset transistor Trs (not shown) provided in the nth row is changed to the next n + 1th row.
While all signals for one horizontal line in a row are read out, that is, 1
It is turned on during the horizontal scanning period, and the potential of the photodiode b is reset to the initial value Vrs.

【0028】前記リセット用トランジスタTrsは、1
水平走査期間中、オン状態にされるため、フォトダイオ
ードbが初期値Vrsに確実に再設定され、残像を発生
する原因を解決する。さらにインターレースを行う場合
は、上下の2画素を混合することなく、1画素毎に読出
されるため、垂直解像度の劣化が生じない。
The reset transistor Trs is 1
Since the photodiode b is turned on during the horizontal scanning period, the photodiode b is reliably reset to the initial value Vrs, and the cause of the afterimage is solved. Further, when interlacing is performed, the vertical resolution is not deteriorated because the upper and lower two pixels are read out pixel by pixel without being mixed.

【0029】次に本発明による固体撮像装置の第2実施
例として、増幅形撮像素子にAMIセンサの代りに、S
IT(Static Induction Trans
i−stor)を用いた内部増幅形イメージセンサ等を
信号読出し素子に用いることも実施できる。
Next, as a second embodiment of the solid-state image pickup device according to the present invention, an amplification type image pickup element is used instead of the AMI sensor.
IT (Static Induction Trans)
It is also possible to use an internal amplification type image sensor using an i-stor) as a signal reading element.

【0030】また、本発明の内部増幅形イメージセンサ
等に入射する情報(画像)は、赤外線からなることを実
施例としたが、これに限定されるものではない。例え
ば、図1に示した受光部に受容たんぱく質からなる層を
表面に形成することによって、糖,或いはアミノ酸に反
応し検知する2次元イオンセンサが形成可能である。ま
た、PbOからなる薄膜を表面に形成することによっ
て、X線等を検出する2次元X線センサが形成可能であ
る。
Further, although the information (image) incident on the internal amplification type image sensor of the present invention is composed of infrared rays in the embodiment, it is not limited to this. For example, a two-dimensional ion sensor that detects and reacts with sugar or amino acid can be formed by forming a layer of a receiving protein on the surface of the light receiving portion shown in FIG. Also, by forming a thin film of PbO on the surface, a two-dimensional X-ray sensor that detects X-rays and the like can be formed.

【0031】以上のように、本発明の固体撮像装置は、
赤外線イメージセンサに限定されるものではなく、ハイ
ブリッド形イメージセンサ、若しくは積層形イメージセ
ンサにより、イオン、X線、紫外線及び、たんぱく質等
を検出する多種の2次元イメージセンサに応用すること
ができる。さらに、前述したように、赤外線センサとし
ては、P−Siと金属からなるショットキー形センサも
存在する。このショットキー形センサは、通常、シリコ
ン基板上にショットキー障壁が形成される構造であるた
め、高品位な赤外線センサが作成可能である。しかし、
集積化に伴い、赤外線センサとなるショットキーダイオ
ードと信号読出し部が同一基板上に形成され、開口率が
低くなる欠点がある。
As described above, the solid-state image pickup device of the present invention is
The invention is not limited to the infrared image sensor, and the hybrid type image sensor or the laminated type image sensor can be applied to various two-dimensional image sensors for detecting ions, X-rays, ultraviolet rays, proteins and the like. Further, as described above, as the infrared sensor, there is a Schottky sensor made of P-Si and metal. Since this Schottky sensor usually has a structure in which a Schottky barrier is formed on a silicon substrate, a high-quality infrared sensor can be manufactured. But,
Along with the integration, a Schottky diode serving as an infrared sensor and a signal reading unit are formed on the same substrate, which has a drawback that the aperture ratio becomes low.

【0032】そこで本発明のAMIにショットキーバリ
ア層をバンプ形成して、その開口率を改善することがで
きる。つまり、図1に示す受光部の化合物半導体層をシ
ョットキーバリア層に替えればよい。図6に、このショ
ットキーバリア層が形成された受光部の構造を示し説明
する。ここで、シリコン基板にP形を用いた場合を説明
する。
Therefore, a Schottky barrier layer can be bump-formed on the AMI of the present invention to improve the aperture ratio. That is, the compound semiconductor layer of the light receiving portion shown in FIG. 1 may be replaced with the Schottky barrier layer. FIG. 6 shows and describes the structure of the light receiving portion in which this Schottky barrier layer is formed. Here, the case where the P type is used for the silicon substrate will be described.

【0033】まず、P形シリコン基板31の一方の主面
上にP+ 形シリコン層32を形成し、さらに上層に、赤
外線を透過するITO等の透明電極33をオーミックコ
ンタクト特性を持つように形成する。また前記シリコン
基板31の他方の主面上に、例えばマトリックス状のS
iO2 からなる絶縁膜34を形成する。
First, P + is formed on one main surface of the P-type silicon substrate 31. A silicon layer 32 is formed, and a transparent electrode 33 such as ITO that transmits infrared rays is formed on the upper layer so as to have ohmic contact characteristics. Further, on the other main surface of the silicon substrate 31, for example, matrix-shaped S
forming an insulating film 34 made of iO 2.

【0034】次に前記絶縁膜34で区分され、前記シリ
コン基板31の他方の主面が露出する領域上に、Pt−
Si,Ir−Si,TiSi等からなる金属膜35が、
該シリコン基板31とショットキーバリヤ特性を有する
ように形成される。これら金属膜35に掛かり、前記絶
縁膜34上に絶縁膜36がマトリックス状に形成され
る。
Next, Pt- is formed on the region divided by the insulating film 34 and the other main surface of the silicon substrate 31 is exposed.
The metal film 35 made of Si, Ir-Si, TiSi, or the like,
It is formed to have a Schottky barrier property with the silicon substrate 31. An insulating film 36 is formed in a matrix on the insulating film 34 by covering the metal films 35.

【0035】次にそれぞれの前記金属膜35上には、図
示されないSi走査回路と接続するための金属バンプ3
7が、該金属膜35とオーミックコンタクト特性を持つ
ように形成される。
Next, on each of the metal films 35, metal bumps 3 for connecting to a Si scanning circuit (not shown) are formed.
7 are formed so as to have ohmic contact characteristics with the metal film 35.

【0036】この構造の受光部は、情報を有する光が前
記透明電極33の表面から入射し、前記シリコン基板3
1と前記金属膜35との界面で正孔・電子対を発生さ
せ、そのうちの電子が金属層35に流れ込む。このよう
にショットキーバリア層を受光部に用いることによっ
て、ハイブリッド形赤外線センサを形成することも可能
である。以上説明したように、他にも発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿論
である。
In the light receiving portion of this structure, light having information is incident from the surface of the transparent electrode 33 and the silicon substrate 3
A hole-electron pair is generated at the interface between 1 and the metal film 35, and the electrons of that pair flow into the metal layer 35. By using the Schottky barrier layer in the light receiving portion as described above, it is possible to form a hybrid infrared sensor. As described above, it goes without saying that various modifications and applications can be made without departing from the scope of the invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、非
破壊読出しが可能で、且つ読出しの高速化及び情報の高
画質化を図った固体撮像装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a solid-state image pickup device capable of non-destructive reading, high-speed reading and high image quality of information.

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

【図1】図1は、本発明による第1実施例としての固体
撮像装置の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device as a first embodiment according to the present invention.

【図2】図2は、第1実施例の固体撮像装置を可視光形
AMIとして、その1画素の構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of one pixel of the solid-state imaging device of the first embodiment as a visible light type AMI.

【図3】図3は、図2に示す可視光形AMIの等価回路
を示す図である。
3 is a diagram showing an equivalent circuit of the visible light type AMI shown in FIG.

【図4】図4は、第1実施例の固体撮像装置をエリアセ
ンサとして用いた場合の基本配置構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a basic arrangement configuration when the solid-state imaging device of the first embodiment is used as an area sensor.

【図5】図5は、図4に示したエリアセンサの駆動波形
を示す図である。
5 is a diagram showing drive waveforms of the area sensor shown in FIG.

【図6】図6は、ショットキーバリア層が形成された受
光部の構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a light receiving portion on which a Schottky barrier layer is formed.

【図7】図7(a)は、従来の赤外エリアセンサの構成
を示す図、図7(b)は、その断面図である。
FIG. 7 (a) is a diagram showing a configuration of a conventional infrared area sensor, and FIG. 7 (b) is a sectional view thereof.

【図8】図8は、図7に示したp形HgCdTe層にお
けるHgとCdの混合比を変化させた場合のそれぞれの
感度特性を示す図である。
8 is a diagram showing respective sensitivity characteristics when the mixing ratio of Hg and Cd in the p-type HgCdTe layer shown in FIG. 7 is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…ダイオードアレイ、2…Si走査回路部、
3,13,37…金属バンプ、4,14…支持基板、
5,15…p形HgCdTe層、6,16,18…n+
拡散層、12…増幅型MOSイメージセンサ(AMI)
部、17,31…P形半導体基板、19…コンタクト
部、20…第1Al層、21…第2Al層、22…第3
Al層、23…層間絶縁膜、24…垂直走査回路、25
…水平走査回路、32…P+ 形シリコン層、33…透明
電極、34,36…絶縁膜、35…金属膜、a…ダイオ
ード、b…フォトダイオード、Tx…水平走査スイッ
チ、Ty…垂直走査スイッチ、Trs…リセット用トラ
ンジスタ。
1, 11 ... Diode array, 2 ... Si scanning circuit section,
3, 13, 37 ... Metal bumps, 4, 14 ... Support substrate,
5,15 ... p-type HgCdTe layer, 6,16,18 ... n +
Diffusion layer, 12 ... Amplification type MOS image sensor (AMI)
, 17, 31 ... P-type semiconductor substrate, 19 ... Contact part, 20 ... First Al layer, 21 ... Second Al layer, 22 ... Third
Al layer, 23 ... Interlayer insulating film, 24 ... Vertical scanning circuit, 25
... horizontal scanning circuit, 32 ... P + Silicon layer, 33 ... Transparent electrode, 34, 36 ... Insulating film, 35 ... Metal film, a ... Diode, b ... Photodiode, Tx ... Horizontal scan switch, Ty ... Vertical scan switch, Trs ... Reset transistor.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 情報を有する赤外線を受光して光電変換
し、画像情報として取り出す2次元に配置された複数の
固体撮像素子からなる赤外線検出エリア手段と、 前記赤外線検出エリア手段の2次元配置される各固体撮
像素子に対応するように複数の読出し用の内部増幅形固
体撮像素子が配置され、前記赤外線エリアセンサ手段か
ら取り出された画像情報を各内部増幅形固体撮像素子が
所定時間蓄積し、増幅して出力する画像情報読出し手段
と、 前記赤外線エリアセンサ手段からの画像情報を前記画像
情報読出し手段に伝送するバンプ手段とを具備すること
を特徴とする固体撮像装置。
1. An infrared detection area means comprising a plurality of two-dimensionally arranged solid-state image pickup elements for receiving infrared rays having information, photoelectrically converting the infrared rays, and taking out as image information, and two-dimensional arrangement of the infrared detection area means. A plurality of read-out internal amplification type solid-state image pickup elements are arranged so as to correspond to the respective solid-state image pickup elements, and each internal amplification type solid-state image pickup element accumulates image information taken out from the infrared area sensor means for a predetermined time, A solid-state imaging device comprising: an image information reading unit that amplifies and outputs the image information; and a bump unit that transmits the image information from the infrared area sensor unit to the image information reading unit.
【請求項2】 前記内部増幅形固体撮像素子が増幅形M
OSイメージセンサ(AMI;Amprified M
OS Imager)からなることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像装置。
2. The internal amplification type solid-state imaging device is an amplification type M.
OS image sensor (AMI; Amplified M)
The solid-state image pickup device according to claim 1, which is made of an OS Imager.
【請求項3】 前記赤外線検出エリア手段が狭バンドギ
ャップ化合物半導体層からなることを特徴とする請求項
1記載の固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the infrared detection area means is made of a narrow band gap compound semiconductor layer.
【請求項4】 前記赤外線検出エリア手段がショットキ
ーバリア領域を有する半導体層からなることを特徴とす
る請求項1記載の固体撮像装置。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the infrared detection area means is made of a semiconductor layer having a Schottky barrier region.
JP4007410A 1992-01-20 1992-01-20 Solid-state image pickup device Withdrawn JPH05199463A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4007410A JPH05199463A (en) 1992-01-20 1992-01-20 Solid-state image pickup device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4007410A JPH05199463A (en) 1992-01-20 1992-01-20 Solid-state image pickup device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05199463A true JPH05199463A (en) 1993-08-06

Family

ID=11665098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4007410A Withdrawn JPH05199463A (en) 1992-01-20 1992-01-20 Solid-state image pickup device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05199463A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251481A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd Infrared ray detection apparatus, and offset correction method of infrared ray detection apparatus
JP2010264250A (en) * 2010-06-09 2010-11-25 Canon Inc X-ray radiographing apparatus
WO2010096642A3 (en) * 2009-02-20 2010-12-16 Datalogic Scanning, Inc. Systems and methods of optical code reading using a color imager
JP2011135561A (en) * 2009-11-27 2011-07-07 Sony Corp Sensor device, method of driving sensor element, display device with input function, electronic unit and radiation image pickup device
JP2013201209A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Infrared sensor
US9029750B1 (en) 2011-08-02 2015-05-12 Northrop Grumman Systems Corporation CMOS and CCD sensor R/O with high gain and no kTC noise

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251481A (en) * 2006-03-15 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd Infrared ray detection apparatus, and offset correction method of infrared ray detection apparatus
WO2010096642A3 (en) * 2009-02-20 2010-12-16 Datalogic Scanning, Inc. Systems and methods of optical code reading using a color imager
JP2011135561A (en) * 2009-11-27 2011-07-07 Sony Corp Sensor device, method of driving sensor element, display device with input function, electronic unit and radiation image pickup device
JP2010264250A (en) * 2010-06-09 2010-11-25 Canon Inc X-ray radiographing apparatus
US9029750B1 (en) 2011-08-02 2015-05-12 Northrop Grumman Systems Corporation CMOS and CCD sensor R/O with high gain and no kTC noise
JP2013201209A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Infrared sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7307300B2 (en) Solid-state image pick-up device and imaging system using the same
US8329497B2 (en) Backside illuminated imaging sensor with improved infrared sensitivity
US7476904B2 (en) Photoelectric converting film stack type solid-state image pickup device
US5739562A (en) Combined photogate and photodiode active pixel image sensor
US6707066B2 (en) Radiation image pick-up device
US20200124749A1 (en) Radiation imaging apparatus and radiation imaging system
JP2001345440A (en) Electro-magnetic wave detection device
JP2004241653A (en) X-ray image pickup device
JPH06253214A (en) Infrared image pickup device
JPH1041493A (en) Solid-state image pickup device
US5892222A (en) Broadband multicolor photon counter for low light detection and imaging
Tsaur et al. 128x128-element IrSi Schottky-barrier focal plane arrays for long-wavelength infrared imaging
JPH05199463A (en) Solid-state image pickup device
JP2020027937A (en) Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JPH05235317A (en) Solid-state image pickup element
JPH06302798A (en) Solid-state image sensing device
JPH11111960A (en) Solid state image-pickup element
JP2701523B2 (en) Infrared solid-state imaging device
JP3466660B2 (en) Solid-state imaging device
JPH05243546A (en) Solid-state image sensing device
Chikamura et al. A 1/2-in. CCD image sensor overlaid with a hydrogenated amorphous silicon
JP2836299B2 (en) Infrared solid-state imaging device
JP3372783B2 (en) Photoelectric conversion device, driving method thereof, and system having the same
JPS61226955A (en) Solid-state image pickup device
JP3084108B2 (en) Infrared solid-state image sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990408