JPH0521778A - 赤外線固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショットキバリアダイオードによる赤外光検
出器の光感度を外部から印加する電圧により容易に変え
られるようにして感度調整機能を与える。 【構成】 ショットキ接合における半導体側電極として
の p型半導体領域１３をn型半導体領域１４によって囲
み、また、ショットキ接合界面の p型半導体領域１３の
表面に n型不純物導入領域１２を形成して、赤外光検出
器における光感度のバイアス電圧依存性を大きくすると
共に、 p型半導体領域１３の電位を外部電源１５によっ
て独立に設定できるようにさせて、ショットキ接合に印
加されるバイアス電圧の調整で、赤外光検出器の光感度
を調整可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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て構成する赤外線固体撮像素
子に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種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、赤外光検出器に用いて、十分に実用に耐え
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。

【０００３】こゝで、図４には、従来例によるショット
キバリアダイオードを赤外光検出器に用いて構成した赤
外線固体撮像素子における各部全体の配置構成を模式的
に示してあり、また、図５には、同上図４での１単位の
素子構成におけるＢ−Ｂ線部に対応した断面構造を模式
的に示してある。

【０００４】すなわち、まず最初に、図４に示す従来の
赤外線固体撮像素子の配置構成において、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
状に配置させた各赤外光検出部であり、２２は垂直方向
に信号電荷を転送する電荷掃き寄せ方式（以下，ＣＣＤ
方式と呼ぶ）による垂直シフトレジタ、２３は水平方向
に信号電荷を転送するＣＣＤ方式による水平シフトレジ
タ、２４は信号電荷を外部へ読み出す出力部である。

【０００５】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１水平ライン上のゲート電極（垂直シフトレジ
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、ＣＤＳスキャナ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。

【０００６】続いて、図５に示す１単位の素子構造にお
いて、符号１は p型シリコン基板であり、２は白金，パ
ラジウム，イリジウムなどの金属とか、白金珪化物，パ
ラジウム珪化物，イリジウム珪化物などの金属珪化物か
らなる金属電極であって、これらの基板１と金属電極２
とでショットキ接合を形成しており、３は金属電極２の
周辺部における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。

【０００７】また、４は前記赤外光検出部２１から垂直
シフトレジタ２２へ信号電荷を転送するＴＧ部のn⁺型領
域、５，６はそれぞれに前記垂直シフトレジタ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
極であり、当該ゲート電極６は、ＴＧ部の電極とＣＳＤ
の転送電極とを兼ねている。

【０００８】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，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
層間絶縁膜、１１は前記金属電極２上に層間絶縁膜１０
を挟んで形成され、当該金属電極２を透過した赤外光を
反射して、再度，入射させるためのアルミ反射膜であ
る。

【０００９】次に、前記構成による従来装置の動作につ
いて述べる。

【００１０】従来構成の場合にあって、 p型シリコン基
板１の裏面側から入射される赤外光は、まず、ショット
キ接合の金属電極２に到達して光電変換され、かつ発生
した光信号電荷は、当該ショットキ接合に一旦，蓄積さ
れた上で、このショットキ接合に蓄積された信号電荷
は、ＴＧスキャナ２５からゲート電極６に読み出しパル
スを印加させることで、 n型埋め込みチャネル５に転送
される。

【００１１】また、前記ショットキ接合の金属電極２
は、この読み出しパルスの印加時にあって、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、かつこのリセット後、次に読み出さ
れるまでの間，新たに検出される光電荷を蓄積する。

【００１２】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によって
選択されると共に、この走査線配線７につながる１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１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、ＣＳＤスキャナ２６によ
って走査線配線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。

【００１３】なお、この場合，こゝでのゲート電極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ＣＳＤの転送ゲート
との役割を兼ねている。

【００１４】その後、前記水平シフトレジスタ２３のＣ
ＣＤ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１水平ラインの映像信号として外部に読み出
される。

【００１５】続いて、前記ＴＧスキャナ２５によって選
択される水平ラインを１段づゝずらせて読み出しパルス
を印加させ、同様な動作を順次に繰り返すことにより、
結果的には、所期通りの１画面の映像出力を得られるの
である。

【００１６】こゝで、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
にあっては、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
上になるようにする必要がある。

【００１７】また、アルミ反射膜１１は、金属電極２に
よって吸収されずに透過した赤外光を反射して、当該金
属電極２に再入射させることで、受光感度の向上を図り
得るのである。

【００１８】そして、前記金属電極２と基板１とのショ
ットキ接合からなる光電変換層にあっては、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つ赤外光成
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 以下の波長の赤外光成分を検出し得るのであ
る。

【００１９】次に、図６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。

【００２０】この図６の装置構成において、６１は赤外
レンズを示し、６２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される冷
却されたコールドシールド、６４はコールドシールド６
３内にあって、赤外レンズ６１の焦点位置に対応して配
置される赤外線固体撮像素子、６５はコールドシールド
６３と赤外線固体撮像素子６４とを冷却するためのクー
ラーヘッドを示している。

【００２１】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、かつ一般的に、この種の
赤外光の光学系では、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６３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。

【００２２】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
ることがなく、このために鏡筒から放射される不要な赤
外線が当該検出素子に入射されず、雑音出力が減少して
Ｓ／Ｎ比が向上するもので、このために、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場合が多
い。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】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
使用される場合が多いのであるが、例えば、高温の物体
などのように、赤外線の放射量の大きい対象物を撮像す
るときなどには、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、素子自体の感度を減ずるなどの調整が必要に
なる。

【００２４】こゝで、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く絞ることによって入射
光量の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とれなくなり、却って、雑音光が増
加してＳ／Ｎ比が劣化することになる。

【００２５】一方，従来の赤外線固体撮像素子において
は、素子感度の調整が不可能なために、赤外線の放射量
の大きい対象物を撮像するときなどには、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。

【００２６】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外部から
印加する電圧により容易に変えられるようにして、赤外
光検出器自体に感度調整機能を与え、強力な赤外光が入
射されたときにも、赤外レンズの開口絞りを絞らずに、
かつ素子の出力が飽和しないようにして受光感度を調整
し得るようにした，この種の赤外線固体撮像素子を提供
することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明に係る赤外線固体撮像素子は、半導体基
板上の一部に、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って形成されるショットキバリア
ダイオードを用いた赤外光検出器を有し、当該赤外光検
出器に電圧を印加した状態で、入射赤外光によって生成
される光電荷信号を蓄積させ、かつ半導体基板上の他部
に、当該光電荷信号を読み出す手段を備えた赤外線固体
撮像素子において、前記ショットキバリアダイオードの
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、当該第１導電型の半導体領域
を囲む不純物導入領域を形成させると共に、前記光電荷
信号を読み出す手段とは別に、第１導電型の半導体領域
の電位を独立に設定する手段を備えて構成したことを特
徴とするものである。

【００２８】

【作用】従って、この発明に係る赤外線固体撮像素子の
場合、ショットキ接合における第１導電型の半導体領域
の界面に形成された第２導電型の不純物導入領域は、シ
ョットキ接合にかけられる電位差によって赤外光検出器
の光感度を大きく変え得る作用を有しており、一方，当
該第１導電型の半導体領域の電位を独立に設定する手段
は、この領域の電位によってショットキ接合の電位差を
調整し得る作用を有しているために、結果的には、第１
導電型の半導体領域の電位によって、ショットキ接合の
電位差を調整して赤外光検出器の光感度を容易に変える
ことが可能になり、ひいては入射光量に対応して出力が
飽和しないように、当該赤外光検出器の光感度を調整し
得るのである。

【００２９】

【実施例】以下，この発明に係る赤外線固体撮像素子の
実施例につき、図１ないし図３を参照して詳細に説明す
る。

【００３０】図１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光検出器に用いて構成した赤
外線固体撮像素子における各部全体の配置構成を模式的
に示す平面図であり、また、図２は同上図１での１単位
の素子構成におけるＡ−Ａ線部に対応した概要構造を模
式的に示す断面図である。これらの図１，図２に示す実
施例構成において、上記図４，図５に示す従来例構成と
同一符号は、同一または相当部分を示している。

【００３１】すなわち、図１に示すこの実施例による赤
外線固体撮像素子の配置構成においても、符号２１は１
次元的，もしくは２次元的にアレイ状に配置，こゝで
は、垂直，水平の２次元方向に配置されたショットキ接
合による各赤外光検出部であって、２２は垂直方向に信
号電荷を転送するＣＳＤ方式の垂直シフトレジタ、２３
は水平方向に信号電荷を転送するＣＣＤ方式の水平シフ
トレジタ、２４は信号電荷を外部へ読み出す出力部であ
る。

【００３２】また、２５はＴＧ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１水平ライン上のゲート電極
（垂直シフトレジタ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、ＣＤ
Ｓスキャナ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。

【００３３】さらに、続いて別に述べるが、１３は前記
赤外光検出器２１におけるショットキ接合の半導体側電
極としての p型領域であり、この場合，垂直方向の各赤
外光検出器２１について共通になっている。１４は当該
p型領域１３の周辺部，および下部側を囲むと共に、シ
ョットキ接合の金属側電極端をカバーするように配置さ
れた n型領域である。１５は外部電源を示し、前記 p型
領域１３に電気的に接続されると共に、その電源電圧V_D
を変化させることで、当該 p型領域１３の電位を変え得
るようになっている。

【００３４】次に、図５に示す１単位の素子構造におい
ても、符号１は p型シリコン基板であり、２は白金，パ
ラジウム，イリジウムなどの金属とか、白金珪化物，パ
ラジウム珪化物，イリジウム珪化物などの金属珪化物か
らなる金属電極であって、これらの基板１と金属電極２
とでショットキ接合を形成している。

【００３５】また、１３は前記した p型領域で、前記金
属電極２に接して、当該金属電極２と併せて、前記光電
変換を行なうショットキ接合の赤外光検出器２１を形成
しており、その界面には、 n型不純物導入領域１２が形
成されている。１４は前記した n型領域で、前記金属電
極２の周辺部における電界集中を緩和して、暗電流を防
止するためのガードリングとして作用する。

【００３６】そしてまた、４は前記赤外光検出部２１か
ら垂直シフトレジタ２２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あり、当該ゲート電極６は、
トランスファゲート部の電極とＣＳＤの転送電極とを兼
ねている。

【００３７】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，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
層間絶縁膜である。１１は前記金属電極２上に層間絶縁
膜１０を挟んで形成され、当該金属電極２を透過した赤
外光を反射して、再度，入射させるためのアルミ反射膜
であり、この場合、当該アルミ反射膜１１は、前記各赤
外光検出器２１のそれぞれに分離して設けられ、前記金
属電極２とトランスファゲート部のn⁺型領域４とを電気
的に接続する配線をも兼ねている。

【００３８】次に、前記構成による実施例装置の動作に
ついて述べる。

【００３９】この実施例による装置構成の場合にあって
も、 p型シリコン基板１の裏面側から入射される赤外光
は、まず、金属電極２と p型領域１３とからなるショッ
トキ接合に到達して光電変換され、かつ発生した光信号
電荷は、当該ショットキ接合に一旦，蓄積された上で、
このショットキ接合に蓄積された信号電荷は、ＴＧスキ
ャナ２５からゲート電極６に読み出しパルスを印加させ
ることで、 n型埋め込みチャネル５に転送される。

【００４０】また、前記ショットキ接合の金属電極２
は、この読み出しパルスの印加時にあって、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、かつこのリセット後、次に読み出さ
れるまでの間，新たに検出される光電荷を蓄積する。

【００４１】こゝで、ＣＳＤ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によって選択されると共に、この走査線配線
７につながる１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１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、ＣＳ
Ｄスキャナ２６によって走査線配線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。

【００４２】そして、この場合にも、こゝでのゲート電
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ＣＳＤの転送ゲ
ートとの役割を兼ねている。

【００４３】その後、前記水平シフトレジスタ２３のＣ
ＣＤ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１水平ラインの映像信号として外部に読み出
される。

【００４４】続いて、前記ＴＧスキャナ２５によって選
択される水平ラインを１段づゝずらせて読み出しパルス
を印加させ、同様な動作を順次に繰り返すことにより、
結果的には、所期通りの１画面の映像出力を得られるの
である。

【００４５】こゝで、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
にあっては、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。

【００４６】また、アルミ反射膜１１は、金属電極２に
よって吸収されずに透過した赤外光を反射して、当該金
属電極２に再入射させることで、受光感度の向上を図り
得るほか、金属電極２とトランスファゲート部のn⁺型領
域４とを電気的に接続して、当該n⁺型領域４から信号電
荷を読み出せるようにする配線としての役割をも果たし
ている。

【００４７】そして、こゝでも、前記金属電極２と基板
１とのショットキ接合からなる光電変換部にあっては、
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
つ赤外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 以下の波長の赤外光成分を検出し得
るのである。

【００４８】また次に、図３は一般的なショットキ接合
の赤外光検出器における光感度のバイアス電圧依存性を
示すグラフである。

【００４９】この図３において、曲線ａは、従来での p
型シリコン基板上に白金シリサイド(PtSi)を形成したシ
ョットキ接合での光感度の印加バイアス電圧依存性を示
し、また、曲線ｂは、この実施例での同上ショットキ接
合の p型シリコン半導体界面に n型不純物（この場合，
例えば、リン）を導入した場合での光感度の印加バイア
ス電圧依存性を示している。

【００５０】この図３からも明らかなように、従来構造
によるショットキ接合においては、光感度の印加バイア
ス電圧依存性が小さく、バイアス電圧による光感度の調
整は難しい。一方，この実施例構造によるショットキ接
合の接合界面，この場合は、p型シリコン半導体界面に
n型の不純物を導入した領域，すなわち、 n型不純物導
入領域１２を形成するときは、印加バイアス電圧によっ
て光感度を容易に調整できるようになる。また、この場
合の n型不純物の導入量については、界面がｎ反転する
まで導入しなくとも効果がある。

【００５１】こゝで、前記従来構造のショットキ接合に
おいても、バイアス電圧が低い領域では、光感度の印加
バイアス電圧依存性の大きいことが知られているが、 p
型シリコン半導体界面にリン，砒素などの n型の不純物
を導入することにより、当該界面の電界強度が低下し
て、前記の従来でのバイアス電圧が低い領域と同じよう
に、バイアス電圧が高い領域でも、光感度の印加バイア
ス電圧依存性が大きくなる。

【００５２】さらに、前記 p型シリコン半導体界面での
極く薄い領域（数10nm程度以下）がn型になるほどに不
純物を導入すれば、ショットキバリアのバリア頂点が、
界面よりも深い位置に形成されるようになって、光感度
の印加バイアス電圧依存性がより一層，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、図３の
曲線ｃに示すように、光感度が著るしく低下してバリア
高も高くなり、遮断波長が短くなって使用不能になる。

【００５３】従って、この実施例構造でのように、ショ
ットキ接合の p型シリコン半導体界面に適当する量の n
型不純物を導入した領域１２を形成させることによっ
て、光感度の印加バイアス電圧依存性を図３の曲線ｂの
ようにすることが可能になり、この結果，ショットキ接
合のバイアス電圧を変化させて、赤外光検出器２１の光
感度を調整し得るのである。

【００５４】さらにまた、前記従来例による赤外線固体
撮像素子の構成では、ＴＧスキャナ２５における読み出
しパルスの“Ｈ”レベル電圧V_TG を可変にすることによ
り、当該電圧V_TG に依存する赤外光検出器２１のリセッ
ト電圧が変化し、当該赤外光検出器２１でのショットキ
接合のバイアス電圧を変えることができる（この場合
は、リセット電圧がバイアス電圧に等しい）のである
が、先にも述べたように、トランスファゲートと垂直転
送ゲートとの電極が共通であるときには、垂直転送時で
もトランスファゲートが開かないように、そのしきい値
電圧を少なくとも垂直転送パルスの“Ｈ”レベルの電圧
以上にしなければならないことから、読み出しパルスの
“Ｈ”レベル電圧V_TGをして、この垂直転送パルスの
“Ｈ”レベルの電圧以下には調整できない。

【００５５】このため、従来の場合には、たとえ、ショ
ットキ接合の p型シリコン半導体界面に n型不純物導入
領域を設けることで、図３の曲線ｂに示したような光感
度の印加バイアス電圧依存性を実現できたとしても、そ
の“Ｈ”レベル電圧V_TG による赤外光検出器２１の光感
度調整では、その調整範囲が電圧V_TG の最低値によって
制限されることになる。

【００５６】これに反して、この実施例による赤外線固
体撮像素子の構成においては、赤外光検出器２１でのシ
ョットキ接合の半導体側電極である p型領域１３を n型
領域１４により囲むように配置させ、かつ当該 p型領域
１３に接続される外部電源１５の電圧V_Dによって、その
電位を変え得るようにすることで、たとえ電圧V_TG が一
定で、かつ赤外光検出器２１のリセット電圧V_Rが一定で
あっても、金属電極２と p型領域１３とで形成されるシ
ョットキ接合のバイアス電圧を当該外部電源１５の電圧
V_Dによって変えることが可能（この場合，バイアス電圧
はV_R−V_D）になるものであり、こゝでは、外部電源１５
の電圧V_Dを変化させることで、赤外光検出器２１の光感
度を広範囲に亘って調整し得るのである。

【００５７】なお、前記実施例構成においては、 p型領
域１３が垂直方向の各赤外光検出器２１で共通の場合に
ついて述べたが、この p型領域１３は、各検出器のそれ
ぞれに対して、相互に間隔を隔てゝ形成しても、あるい
は全検出器に共通なように形成してもよい。

【００５８】そしてまた、 n型領域１４が金属電極２の
周囲のガードリングを兼ねる場合について述べたが、こ
の点でも、ガードリングのみを別に形成し、ガードリン
グを含む赤外光検出器の全体を覆うように形成してもよ
く、その他，どのような形状でもあれ、 p型領域１３の
電位をＣＳＤとかＣＣＤなどの電荷読み出し手段の電位
とは分離して独立に設定できる構造であればよい。

【００５９】すなわち、例えば、 n型のシリコン基板上
に素子を形成し、かつ赤外光検出器と電荷読み出し手段
とが、相互に分離された p型領域に形成されていても、
赤外光検出器の電位を電荷読み出し手段の電位とは独立
して設定できるので、これらの構成によっても、実施例
の場合と同様な作用，効果が得られる。

【００６０】また、前記実施例構成においては、アルミ
反射膜１１が、赤外光検出器２１の金属電極２とn⁺領域
４との間を電気的に接続する配線の役割りを兼ねるよう
にしていたが、当該配線を別の導電膜で配線してもよ
く、かつまた、こゝでの金属電極２への接続について
も、必ずしも中心部である必要はない。

【００６１】さらに、前記実施例構成においては、１画
素を形成するショットキ接合の赤外光検出器を２次元的
に配設させ、かつ垂直方向の読み出しがＣＳＤ方式であ
る場合について述べたが、当該画素配列は、１次元的で
あってもよく、読み出しがＣＣＤ方式，あるいはＭＯＳ
方式（赤外光検出器の出力にMOS-Trを付設させて、その
ON/OFF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、こゝでも実施例の場合と同様な作
用，効果が得られるのである。

【００６２】

【発明の効果】以上、実施例によって詳述したように、
この発明によれば、ショットキ接合での第１導電型の半
導体領域の界面に第２導電型の不純物導入領域を形成し
て赤外光検出器における光感度のバイアス電圧依存性を
大きくし、ショットキ接合の半導体側電極である第１導
電型領域の電位を電荷信号読み出し手段の電位とは独立
に設定できるようにさせ、かつ当該第１導電型領域の電
位を設定する外部電源により、ショットキ接合に印加さ
れるバイアス電圧を調整することによって、赤外光検出
器における光感度を調整可能にしたから、例えば、赤外
光の放射量が大きい高温の物体を撮像するような場合に
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比を劣化させたりせずに、赤外光検出器での第１導
電型領域の電位をリセット電位に近付けることにより、
ショットキ接合のバイアス電圧が小さくなって、当該赤
外光検出器の光感度が低下され、出力が飽和しないよう
な状態で、その撮像を可能にし得るのであり、結果的
に、この赤外線固体撮像素子においては、入射光量に対
応して出力が飽和しないように、赤外光検出器の光感度
を容易に調整し得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるショットキバリアダ
イオードを赤外光検出器に用いて構成した赤外線固体撮
像素子での各部全体の配置構成を模式的に示す平面図で
ある。

【図２】同上図１での１単位の素子構成におけるＡ−Ａ
線部に対応した概要構造を模式的に示す断面図である。

【図３】一般的なショットキ接合の赤外光検出器におけ
る光感度のバイアス電圧依存性を示すグラフである。

【図４】従来例によるショットキバリアダイオードを赤
外光検出器に用いて構成した赤外線固体撮像素子での各
部全体の配置構成を模式的に示す平面図である。

【図５】同上図４での１単位の素子構成におけるＢ−Ｂ
線部に対応した概要構造を模式的に示す断面図である。

【図６】赤外線撮像装置における光学系の概要構成を模
式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１ p型シリコン基板 ２ 金属電極 ４ n⁺型領域 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 アルミ反射膜 １２ n型不純物導入領域 １３ p型領域 １４ n型領域 １５ 外部電源 ２１ 赤外光検出器 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 ＣＳＤスキャナ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】すなわち、まず最初に、図４に示す従来の
赤外線固体撮像素子の配置構成において、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
状に配置させた各赤外光検出部であり、２２は垂直方向
に信号電荷を転送する電荷掃き寄せ方式（以下，ＣＳＤ
方式と呼ぶ）による垂直シフトレジスタ、２３は水平方
向に信号電荷を転送するＣＣＤ方式による水平シフトレ
ジスタ、２４は信号電荷を外部へ読み出す出力部であ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】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１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、ＣＳＤスキャナ２６
からの転送パルスとを、それぞれに印可できるようにな
っている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、４は前記赤外光検出部２１から垂直
シフトレジスタ２２へ信号電荷を転送するＴＧ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
ト電極であり、当該ゲート電極６は、ＴＧ部の電極とＣ
ＳＤの転送電極とを兼ねている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明に係る赤外線固体撮像素子は、半導体基
板上の一部に、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って形成されるショットキバリア
ダイオードを用いた赤外光検出器を有し、当該赤外光検
出器に電圧を印加した状態で、入射赤外光によって生成
される光電荷信号を蓄積させ、かつ半導体基板上の他部
に、当該光電荷信号を読み出す手段を備えた赤外線固体
撮像素子において、前記ショットキバリアダイオードの
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すると共に、前記光電荷信号を読み
出す手段とは別に、第１導電型の半導体領域の電位を独
立に設定する手段を備えて構成したことを特徴とするも
のである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】すなわち、図１に示すこの実施例による赤
外線固体撮像素子の配置構成においても、符号２１は１
次元的，もしくは２次元的にアレイ状に配置，こゝで
は、垂直，水平の２次元方向に配置されたショットキ接
合による各赤外光検出部であって、２２は垂直方向に信
号電荷を転送するＣＳＤ方式の垂直シフトレジスタ、２
３は水平方向に信号電荷を転送するＣＣＤ方式の水平シ
フトレジスタ、２４は信号電荷を外部へ読み出す出力部
である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】また、２５はＴＧ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１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、Ｃ
ＳＤスキャナ２６からの転送パルスとを、それぞれに印
可できるようになっている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】そしてまた、４は前記赤外光検出部２１か
ら垂直シフトレジスタ２２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あり、当該ゲート電極６
は、トランスファゲート部の電極とＣＳＤの転送電極と
を兼ねている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体基板上の一部に、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って形成
   されるショットキバリアダイオードを用いた赤外光検出
   器を有し、当該赤外光検出器に電圧を印加した状態で、
   入射赤外光によって生成される光電荷信号を蓄積させ、
   かつ半導体基板上の他部に、当該光電荷信号を読み出す
   手段を備えた赤外線固体撮像素子において、 前記ショットキバリアダイオードの界面での前記第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、当該第１導電型の半導体領域を囲む不純物導入領
   域を形成させると共に、前記光電荷信号を読み出す手段
   とは別に、第１導電型の半導体領域の電位を独立に設定
   する手段を備えて構成したことを特徴とする赤外線固体
   撮像素子。