JPH0550747U - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線画像追尾において、常温の目標が囮と
して高温発熱体を放出した場合、常温目標と高温発熱体
を明確に識別できるようにする。 【構成】１．同一基板上に、検知波長の異なる２つの半
導体層を交互に配置した。 ２．上記半導体層の成長には、低温気相成長法を用い
た。 ３．高温、常温の識別には、両者の比をとることによ
り、これを果たした。 【効果】１．検知波長の異なる素子を２コ並べるより
も、装置が安価にでき、かつ精度が高くなる。 ２．表面の平坦性が良く、２つの半導体層間の歪が最小
限に抑えられる。 ３．簡単な信号処理回路で、高温、常温の判定が可能と
なる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、背面入射型の光検出素子アレイを有する固体撮像装置に関し、特 に物体の温度が高温か常温かを容易に判断できる固体撮像装置に関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の赤外線検知素子を示す図であり、図において、１はＣｄＴｅより なる半絶縁性基板、２はｘ＝０．２のＰ型ＣＭＴ層、３はｎ型の不純物ドープ層 、４はｎ電極、５は共通ｐ電極、６は入射赤外線である。

【０００３】 次に動作について説明する。上記構造を有する赤外線検知素子に赤外線が入射 すると、その赤外線はＣＭＴ層で吸収を受ける。このとき、吸収を受ける赤外線 波長は、ＣＭＴのＣｄ組成比（ｘ値）により定まっており、ｘ＝０．２では１０ μｍ帯、ｘ＝０．３では３〜５μｍ帯をそれぞれピーク波長とした吸収がおこる 。こうして吸収された赤外線は、光電変換され、信号電荷としてｎ電極と共通ｐ 電極の間で検出される。

【０００４】 このような赤外線検知素子は、これをＳｉの電荷転送部と組みあわせて、ハイ ブリッドの撮像素子を作製し、赤外線画像追尾に利用される。ところで、赤外線 画像追尾に対する回避策として、図５のように高温発熱体を囮として放出する方 法がある。図において、７は目標、８は囮として用いられる、目標以外の物体で ある。図６はプランクの放射則から計算される、黒体の放射発散を示す図で、こ の図より常温付近の物体（約３００Ｋ）も、高温発熱体（約１０００Ｋ）も波長 １０μｍの赤外線を放射していることがわかる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来のｘ＝０．２のＣＭＴを用いた赤外線撮像素子は以上のように構成されて いるので、目標近傍に高温発熱体が存在した場合、両者の識別が難しかった。

【０００６】 本考案は、上記課題を解消するためになされたもので、物体が高温か常温かを 容易に判断できるような赤外線検知素子を得ることを目的とする。 また、この考案は、この装置に適した赤外線検知素子製造方法を提供すること を目的とする。 また、この考案は、この装置において、物体が高温か常温かを判断する信号処 理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案に係わる赤外線検知素子は、上記半絶縁性基板上に、組成の異なる半導 体層を交互に形成したものである。

【０００８】 更にその製造方法は低温気相成長法を用い、組成の異なる半導体層を、それぞ れ選択成長させたものである。

【０００９】 更にその信号処理方法は、組成の異なる半導体層からの信号電荷の比をとるこ とにより提供される。

【００１０】

【作用】

この考案における赤外線検知素子は、組成の異なる半導体層がそれぞれに異な る波長の赤外線を吸収、検出する。

【００１１】 また、本考案の製造方法では、低温気相成長法を用いるため、選択成長が容易 であり、また、選択成長後の界面の歪も最小限に抑えられる。

【００１２】 また、本考案の信号処理部は、各半導体層からの信号電荷の比をとることによ り、その物体が高温か常温であるかを判断する。

【００１３】

【実施例】

実施例１． 以下、本考案の一実施例を図について説明する。図１において、９はｘ＝０． ２のＰ型ＣＭＴ層、１０は該ＣＭＴ層の所定領域に形成されたｎ型不純物ドープ 層、１１はｎ電極、１２はｘ＝０．３のＰ型ＣＭＴ層、１３は該ＣＭＴ層の所定 領域に形成されたＮ型不純物ドープ層、１４はＮ電極である。

【００１４】 図２において、１５はレジストである。

【００１５】 図３において、１６は上記赤外線検知素子、１７は１０μｍ帯画像格納用メモ リ、１８は３〜５μｍ帯画像格納用メモリ、１９は判定回路、２０はモニタであ る。

【００１６】 次に図１を用いて動作について説明する。背面部より入射する赤外線は、ＣＭ Ｔ層で吸収を受けるが、該ＣＭＴ層は、２つの異なる組成のものが交互に配置さ れているので、吸収される光の波長が異なる、すなわち、ｘ＝０．２のＣＭＴ層 では１０μｍ帯、ｘ＝０．３のＣＭＴ層では３〜５μｍ帯の赤外線波長をピーク とした吸収がおこる。結果として、ｎ電極には１０μｍ帯の赤外線による信号電 荷、Ｎ電極には３〜５帯の赤外線による信号電荷が検出される。

【００１７】 次に該赤外線検知素子の製造方法を図２により説明する。 （ａ）ＣｄＴｅ基板上に選択的にレジストを塗付する。 （ｂ）低温気相成長法（ＭＯＣＶＤ等）により、ｘ＝０．３のＣＭＴ層（ｘ＝０ ．２のものが先でも可）を成長させる。 （ｃ）適度な厚さに成長させた後、レジストを除去する。 （ｄ）再度、レジストを該ＣＭＴ層（ｘ＝０．３）の上部に塗付する。 （ｅ）再度、低温気相成長法により、ｘ＝０．３のＣＭＴ層（ｘ＝０．２のもの が後でも可）を成長させる。 （ｆ）（ｃ）と同様の厚さに成長させた後、レジストを除去する。 （ｇ）イオン注入法等により、それぞれのＣＭＴ層に不純物ドープ層を形成する 。この後、電極を形成することにより、素子の製造が終了する。

【００１８】 次に上記赤外線撮像装置の信号処理部を図３により説明する。上記赤外線検知 素子からの出力は、１０μｍ帯の画像出力と、３〜５μｍ帯の画像出力に分けら れる。これらは、別々のフレームメモリに格納され、判定回路に入力する。 ここで、図６に示すとおり、例えば３００Ｋの目標では、波長５μｍと波長１ ０μｍの赤外線強度の比が１：３であるのに対し、１０００Ｋの高温発熱体では 、波長５μｍで波長１０μｍの赤外線強度の比が１０：１である。よって、判定 回路では、１０μｍ帯の画像データで、３〜５μｍ帯の画像データの比をとり、 ある基準値（例えば１０：１）以上の比を有する部分は、出力させないような処 理をおこなう。この結果モニタに出力された画像は、高温発熱体の除去されたも のとなり、赤外線画像追尾として良好な画像となる。

【００１９】 なお、上記実施例では、素子がＣＭＴの場合について述べたが、ＩｎＳｂ等他 の半導体検知素子でも同様の効果を奏する。 また、上記実施例では、検知波長を３〜５μｍと１０μｍ帯の２つとしたが、 高温と低温の差が得られるような組みあわせであれば、任意の波長帯を用いても 同様の効果が得られる。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、同一基板上に異なる波長帯の検知が可能な 半導体層を形成したので、異なる波長帯の検知素子を複数個並べるよりも安価で 、かつ精度の高いものが得られる効果がある。

【００２１】 また、本考案では、上記検知素子の製造に、低温気相成長プロセスを用いてい るので、表面平坦性が良く、組成制御もしやすく、また、異なる半導体層の界面 での歪が最小限に抑えられる効果がある。

【００２２】 また、本考案では、異なる波長帯の画像データの比をとるだけで高温、低温の 判定ができるため、信号処理部が簡単な構成になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による赤外線検知素子を示す
断面図である。

【図２】本考案の一実施例による赤外線検知素子の製造
方法である。

【図３】本考案の一実施例による信号処理部の動作ブロ
ック図である。

【図４】従来の赤外線撮像素子を示す断面図である。

【図５】目標（常温）と、他の物体（高温）の関係を示
す図である。

【図６】３００Ｋと１０００Ｋの放射発散度の波長依存
性を示す図である。

【符号の説明】

１ ＣｄＴｅ基板 ２ ＣＭＴ（ｘ＝０．２）層（Ｐ型） ３ ｎ型不純物ドープ層 ４ ｎ電極 ５ 共通Ｐ電極 ６ 入射赤外線 ７ 目標 ８ 他の物体 ９ ＣＭＴ（ｘ＝０．２）層（Ｐ型） １０ ｎ型不純物ドープ層 １１ ｎ電極 １２ ＣＭＴ（ｘ＝０．３）層（Ｐ型） １３ Ｎ型不純物ドープ層 １４ Ｎ電極 １５ レジスト １６ 赤外線検知素子 １７ １０μｍ帯画像格納用フレームメモリ １８ ３〜５μｍ帯画像格納用フレームメモリ １９ 判定回路 ２０ モニタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面部入射型の光検知素子を有する固体
   撮像装置において、その背面より入射する光に対し透明
   な半絶縁性基板と、該半絶縁性基板上に交互に形成され
   た異なる２種類の第１導電型半導体層と、該第１導電型
   半導体層領域内の所定領域に形成された第２導電型半導
   体層と、該第２導電型半導体層領域上に形成された金属
   電極と、上記第１導電型半導体領域上に形成された保護
   膜とから構成された光検知素子を有することを特徴とす
   る固体撮像装置。