JPH0715987B2 - Schottky barrier infrared image sensor - Google Patents

Schottky barrier infrared image sensor

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JPH0715987B2
JPH0715987B2 JP63011961A JP1196188A JPH0715987B2 JP H0715987 B2 JPH0715987 B2 JP H0715987B2 JP 63011961 A JP63011961 A JP 63011961A JP 1196188 A JP1196188 A JP 1196188A JP H0715987 B2 JPH0715987 B2 JP H0715987B2
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Japan
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schottky barrier
wavelength
image sensor
infrared image
schottky
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茂 遠山
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、赤外の像の情報を時系列の電気信号に変換す
る赤外線イメージセンサに関し、特にショットキ障壁型
赤外線イメージセンサに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an infrared image sensor for converting information of an infrared image into a time-series electric signal, and more particularly to a Schottky barrier infrared image sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ショットキ障壁型赤外線イメージセンサには表面
照射型と裏面照射型とがある。両者を比較すると後者の
方がショットキ電極における入射光の反射を少なくでき
るので、感度が高くなっている。さらに、裏面照射型の
場合には高感度のため、通常、光学的共鳴機構が設けら
れている。この機構を有すると、ある特定の波長帯の赤
外線に対してショットキ電極で吸収されずに透過したも
のを有効利用できる。光学的共鳴機構は第2図(a)に
示すように、シリコン(Si)基板15/ショットキ電極16/
誘電体膜8/金属反射膜17の多層構造から成立っている。
Conventionally, Schottky barrier infrared image sensors are classified into a front side illumination type and a back side illumination type. Comparing the two, the latter has a higher sensitivity because the reflection of incident light on the Schottky electrode can be reduced. Further, in the case of the backside illumination type, because of high sensitivity, an optical resonance mechanism is usually provided. With this mechanism, it is possible to effectively use infrared rays having a specific wavelength band that have been transmitted without being absorbed by the Schottky electrode. The optical resonance mechanism is, as shown in FIG. 2 (a), a silicon (Si) substrate 15 / Schottky electrode 16 /
It is composed of a multi-layer structure of the dielectric film 8 / the metal reflection film 17.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述の光学的共鳴機構は第2図(a)に示すように、金
属反射膜17,ショットキ電極16間およびショットキ電極1
6の表面,裏面間における赤外線14の多重反射によって
生じる干渉現象を利用するものである。この干渉現象に
よって光学的共鳴機構内に赤外線14の定在波が立ち、シ
ョットキ電極16に入射する赤外線強度は、ショットキ電
極16の位置に定在波の“腹”の部分が当たる波長で大き
く、“節”の部分が当たる波長で小さくなる。従って、
光学的共鳴機構を有するショットキ障壁型赤外線センサ
のショットキ電極における赤外線の吸収率は波長依存性
を示す。
As shown in FIG. 2 (a), the above-mentioned optical resonance mechanism is provided between the metal reflection film 17, the Schottky electrode 16 and the Schottky electrode 1.
The interference phenomenon caused by multiple reflections of infrared rays 14 between the front and back surfaces of 6 is used. Due to this interference phenomenon, a standing wave of infrared rays 14 is generated in the optical resonance mechanism, and the infrared ray intensity incident on the Schottky electrode 16 is large at a wavelength at which the "antinode" portion of the standing wave hits the position of the Schottky electrode 16, The "node" portion becomes smaller at the wavelength hit. Therefore,
The infrared absorption rate of the Schottky electrode of a Schottky barrier type infrared sensor having an optical resonance mechanism shows wavelength dependence.

この様子は文献から引用した第2図(b)からも明らか
である(W.F.Kosonocky,F.V.Shall−cross,T.S.Villani
and J.V.Groppe,“160×244 Element PtSi Schottky−
Barrier IR−CCD Image Sensor,“IEEE Transactions o
n Electron Devices,vol.ED−32,no.8,pp.1564−1573,1
985.)。この図はシミュレーションにより求められたシ
ョットキ電極における赤外線吸収率の誘電体膜厚依存性
を表しており、“WITH AL−MIRROR"が光学的共鳴機構を
有する場合、“WITHOUT AL−MIRROR"が有していない場
合である。入射赤外線の波長が4μm、白金モノシリサ
イド(PtSi)から成るショットキ電極の厚さが、最適値
と云われる20Åの場合を扱っている。誘電体No.1はシリ
コンモノオキサイド(SiO)、誘電体No.2はシリコンダ
イオキサイド(SiO2)である。誘電体の種類によって誘
電体膜厚依存性が異なるのは屈折率の違いに起因してい
る。誘電体の膜厚によっては光学的共鳴機構を設けたた
めに、かえって赤外線吸収率を低下させてしまう場合が
あることがわかる。
This situation is clear from FIG. 2 (b) cited from the literature (WF Kosonocky, FVShall-cross, TSVillani).
and JVGroppe, “160 × 244 Element PtSi Schottky−
Barrier IR-CCD Image Sensor, “IEEE Transactions o
n Electron Devices, vol.ED−32, no.8, pp.1564-1573,1
985.). This figure shows the dielectric film thickness dependence of the infrared absorption rate at the Schottky electrode obtained by simulation. When "WITH AL-MIRROR" has an optical resonance mechanism, "WITHOUT AL-MIRROR" has If not. It deals with the case where the incident infrared wavelength is 4 μm and the thickness of the Schottky electrode made of platinum monosilicide (PtSi) is 20Å which is said to be the optimum value. Dielectric No. 1 is silicon monooxide (SiO), and dielectric No. 2 is silicon dioxide (SiO 2 ). The difference in the dielectric film thickness dependency depending on the type of the dielectric is due to the difference in the refractive index. It can be seen that the infrared absorptivity may be rather lowered due to the provision of the optical resonance mechanism depending on the film thickness of the dielectric.

通常、ショットキ障壁型赤外線センサにおけるショット
キ電極の厚さは赤外線の波長に比べると、無視し得る程
薄いので、ショットキ電極が単独の場合には赤外線に対
する光学的特性に波長依存性はほとんど無い。従って、
光学的共鳴機構を有する場合の赤外線吸収率の波長依存
性は誘電体の膜厚にほぼ支配される。第2図(b)にお
いて、誘電体No.1の場合に、波長4μmのとき6000Å程
度の膜厚で吸収率がピークを示すということは、波長の
1/6.7程度の膜厚で吸収率がピークとなるということで
あり、波長4μmのとき9500Å程度の膜厚で吸収率がデ
ィップを示すということは、波長の1/4.2程度の膜厚で
吸収率がディップとなるということである。換言する
と、誘電体No.1の膜厚の約6.7倍の波長で吸収率がピー
クを示し、膜厚の約4.2倍の波長で吸収率がディップを
示すということである。
In general, the thickness of the Schottky electrode in the Schottky barrier infrared sensor is negligibly thin compared to the wavelength of infrared rays, so that when the Schottky electrode is used alone, the optical characteristics with respect to infrared rays have almost no wavelength dependence. Therefore,
The wavelength dependence of the infrared absorption rate in the case of having an optical resonance mechanism is almost governed by the film thickness of the dielectric. In Fig. 2 (b), in the case of dielectric No. 1, the fact that the absorption coefficient shows a peak at a film thickness of about 6000Å at a wavelength of 4 µm means that
It means that the absorptance peaks at a film thickness of about 1 / 6.7, and that the absorptivity shows a dip at a film thickness of about 9500Å at a wavelength of 4 μm means that the film absorbs at a film thickness of about 1 / 4.2 of the wavelength. The rate is a dip. In other words, the absorptance peaks at a wavelength of about 6.7 times the film thickness of the dielectric No. 1, and the absorptance shows a dip at a wavelength of about 4.2 times the film thickness.

例えば、波長4μm付近の赤外線の吸収率を高めるため
に、6000Å程度の厚さの誘電体No.1を用いた光学的共鳴
機構を設けると、波長2〜3μmの中間付近の赤外線の
吸収率を低下させてしまう。
For example, if an optical resonance mechanism using dielectric No. 1 with a thickness of about 6000 Å is provided to increase the absorption rate of infrared rays near the wavelength of 4 μm, the absorption rate of infrared rays near the middle of the wavelength of 2 to 3 μm will be obtained. Will lower it.

逆に、波長2μm付近の赤外線の吸収率を高めるため
に、3000Å程度の厚さの誘電体No.1を用いた光学的共鳴
機構を設けた場合でも、波長4μm付近の赤外線の吸収
率はそれを設けない場合より向上している。しかし、今
度は波長1〜1.5μmの中間付近の赤外線の吸収率を低
下させてしまう。
On the contrary, even if an optical resonance mechanism using a dielectric No. 1 with a thickness of about 3000 Å is provided to increase the absorption rate of infrared rays near the wavelength of 2 μm, the absorption rate of infrared rays near the wavelength of 4 μm is Is better than the case without. However, this time, the absorptance of infrared rays in the middle of the wavelength range of 1 to 1.5 μm is reduced.

以上述べたように、従来の裏面照射型のショットキ障壁
型赤外線イメージセンサに用いられてきた光学的共鳴機
構には、ごく限られた波長帯の感度を向上できる効果が
あるだけで、特に該波長帯より短波長側に、光学的共鳴
機構を設けない場合より感度を低下させてしまう波長帯
を有するという欠点がある。そのため、広い波長帯に感
度が必要な場合には光学的共鳴機構を利用できないとい
う問題があった。
As described above, the optical resonance mechanism used in the conventional back-illuminated Schottky barrier infrared image sensor only has the effect of improving the sensitivity in a very limited wavelength band, There is a drawback in that the wavelength band on the shorter wavelength side than the band has a wavelength band that lowers the sensitivity as compared with the case where no optical resonance mechanism is provided. Therefore, there is a problem that the optical resonance mechanism cannot be used when sensitivity is required in a wide wavelength band.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前述した従来のショットキ障壁型赤外線イメージセンサ
が持つ問題点を解決するために本発明が提供するショッ
トキ障壁型赤外線イメージセンサは、ショットキ障壁型
赤外線センサアレイの各センサが裏面照射型で、かつ、
Si基板/ショットキ電極/誘電体膜/金属メッシュフィ
ルタの積層構造から成る光学的共鳴機構を有している。
The Schottky barrier infrared image sensor provided by the present invention in order to solve the problems of the above-described conventional Schottky barrier infrared image sensor is a back-illuminated type of each sensor of the Schottky barrier infrared sensor array, and
It has an optical resonance mechanism composed of a laminated structure of Si substrate / Schottky electrode / dielectric film / metal mesh filter.

〔作用〕[Action]

金属メッシュフィルタの一例として、文献から引用した
ものを第3図に示す(K.Sakai,T.Fukui,Y.Tsunawaki an
d H.Yoshinaga,“Metallic Mesh Bandpass Filters and
Fabry−Perot Interferometer for the Far Infrare
d,"Jap.J.Appl.Phys.vol.8,no.8,pp.1046−1055,196
9)。材質はニッケルである。第3図の(a)は構造、
(b)は反射率特性、(c)は透過率特性である。第3
図(a)からわかるように、この金属メッシュフィルタ
は一枚の金属シートからくりぬいたような構造をしてい
る。反射率特性および透過率特性は格子定数g20で線幅a
19を規格化したa/gをパラメータとし、格子定数g20で波
長λを規格化したλ/gを横軸としている。第3図(b)
によると、金属メッシュフィルタの反射率は、a/g=0.2
5の場合にλ/g=3付近から、a/g=0.3の場合にλ/g=
2付近から、a/g=0.4の場合にλ/g=1.8付近から、そ
れぞれ短波長側で低下し、どの場合にもλ/g=1〜1.2
程度で極めて低くなっている。第3図(c)によると、
λ/g=1〜1.2程度で反射率が低いのは、透過率が100%
近いレベルにまで増加するためである。λ/g<1の短波
長に対しては回折される成分が多くなるため、反射率は
多少上がるものの数10%どまりとなり、透過率も数10%
程度に低下する。
As an example of the metal mesh filter, the one quoted from the literature is shown in FIG. 3 (K.Sakai, T.Fukui, Y.Tsunawaki an
d H. Yoshinaga, “Metallic Mesh Bandpass Filters and
Fabry-Perot Interferometer for the Far Infrare
d, "Jap.J.Appl.Phys.vol.8, no.8, pp.1046-1055,196
9). The material is nickel. FIG. 3 (a) shows the structure,
(B) is a reflectance characteristic, (c) is a transmittance characteristic. Third
As can be seen from FIG. (A), this metal mesh filter has a structure as if it was hollowed out from a single metal sheet. The reflectance and transmittance characteristics are the lattice constant g20 and the line width a.
The standardized value of 19 is a / g, and the horizontal axis is λ / g, which is the standardized wavelength λ with the lattice constant g20. Fig. 3 (b)
According to, the reflectance of the metal mesh filter is a / g = 0.2
From around λ / g = 3 for 5 and λ / g = for a / g = 0.3.
2 and from a near λ / g = 1.8 when a / g = 0.4, on the short wavelength side, in each case λ / g = 1 to 1.2
It is extremely low in the degree. According to FIG. 3 (c),
When λ / g = 1 to 1.2, the low reflectance is 100% transmittance.
This is because it will increase to a close level. For short wavelengths of λ / g <1, many components are diffracted, so the reflectance increases a little, but stays at a few tens of percent, and the transmittance is also a few tens of percent.
To a lesser extent.

以上のような光学的特性を金属メッシュフィルタが有し
ているので、本発明のショットキ障壁型赤外線イメージ
センサが有する光学的共鳴機構は、金属メッシュフィル
タの構造パラメータa/gが、a/g=0.25の場合にλ/g=3
付近から、a/g=0.3の場合にλ/g=2付近から、a/g=
0.4の場合にλ/g=1.8付近から、それぞれ長波長側で従
来の場合における光学的共鳴機構と同様に作用し、λ/g
=1〜1.2程度の波長では光学的共鳴機構を有していな
い場合とほぼ同様に作用する。そして、その他の波長で
は干渉効果が中間的なものになる。従って、従来の構造
の場合にショットキ電極の位置に定在波の“腹”の部分
が当たっていた波長帯において反射率が高く、その波長
より短波長側で、かつ、従来の構造の場合にショットキ
電極の位置に定在波の“節”の部分が当たっていた波長
帯において透過率あるいは回折の割合いが高くなるよう
に金属メッシュフィルタを設計しておくことによって、
前者の波長帯において高感度化でき、しかも後者の波長
帯においても光学的共鳴機構を有していない場合と同程
度の感度を確保できる。
Since the metal mesh filter has the above optical characteristics, the optical resonance mechanism of the Schottky barrier infrared image sensor of the present invention has a structural parameter a / g of the metal mesh filter, a / g = Λ / g = 3 when 0.25
From around, when a / g = 0.3, from around λ / g = 2, a / g =
In the case of 0.4, from around λ / g = 1.8, the long-wavelength side acts similarly to the conventional optical resonance mechanism, and λ / g
At wavelengths of about 1 to 1.2, the operation is almost the same as when the optical resonance mechanism is not provided. Then, at other wavelengths, the interference effect becomes intermediate. Therefore, in the case of the conventional structure, the reflectance is high in the wavelength band where the "antinode" of the standing wave hits the position of the Schottky electrode, and in the case of the conventional structure in the shorter wavelength side than that wavelength. By designing the metal mesh filter so that the transmittance or the ratio of diffraction is high in the wavelength band where the "node" of the standing wave hits the position of the Schottky electrode,
It is possible to increase the sensitivity in the former wavelength band and to secure the same sensitivity in the latter wavelength band as in the case of not having an optical resonance mechanism.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例のショットキ障壁型赤外線
イメージセンサにおける単位画素の縦断面構造である。
本実施例の電子走査回路はCCDから成りたっている。電
子走査回路としては、他に、MOSスイッチの組合わせか
ら成るものもあり、それを用いて本発明のショットキ障
壁型赤外線イメージセンサを構成することも可能であ
る。また、ここで述べる単位画素は1次元,二次元イメ
ージセンサに共通である。
FIG. 1 is a vertical sectional structure of a unit pixel in a Schottky barrier infrared image sensor according to an embodiment of the present invention.
The electronic scanning circuit of this embodiment is composed of a CCD. In addition, as the electronic scanning circuit, there is a circuit including a combination of MOS switches, and the Schottky barrier type infrared image sensor of the present invention can be configured by using the combination. The unit pixel described here is common to one-dimensional and two-dimensional image sensors.

本実施例の構造について述べる。本実施例はp型Si基板
1上に構成されている。p型Si基板1表面上にPtSiから
成るショットキ電極2が設けられている。該ショットキ
電極2のエッジ部分には、電界集中を緩和し、ブレーク
ダウン電圧の低下と暗電流の増加を防ぐ目的で、n型ガ
ードリング3が形成されている。該ショットキ電極2の
エッジ部分の一部に、該ショットキ電極2とオーミック
接触するn型高濃度不純物添加層4が設けられており、
これと対向させてn型層5が形成されている。ショット
キ電極2の周囲のSi基板上は熱酸化膜(SiO2)6で覆わ
れている。該熱酸化膜6を挟んでn型高濃度不純物添加
層4のエッジ部分からn型層5に至る部分と対向する位
置にポリSi電極7が形成されており、該ポリSi電極7も
熱酸化膜で覆われている。ここまで形成された素子の表
面は化学的気相成長法(CVD法)によるSiO,SiO2等から
成る誘電体膜8で覆われている。その表面上のショット
キ電極2と対向する位置に金属メッシュフィルタ9が設
けられている。P型Si基板1の裏面には反射防止膜10が
施されている。
The structure of this embodiment will be described. This embodiment is constructed on a p-type Si substrate 1. A Schottky electrode 2 made of PtSi is provided on the surface of a p-type Si substrate 1. An n-type guard ring 3 is formed at the edge portion of the Schottky electrode 2 for the purpose of relaxing the electric field concentration and preventing the breakdown voltage from decreasing and the dark current from increasing. An n-type high-concentration impurity-added layer 4 that is in ohmic contact with the Schottky electrode 2 is provided on a part of the edge portion of the Schottky electrode 2.
The n-type layer 5 is formed to face this. The Si substrate around the Schottky electrode 2 is covered with a thermal oxide film (SiO 2 ) 6. A poly-Si electrode 7 is formed at a position facing the portion extending from the edge portion of the n-type high-concentration impurity added layer 4 to the n-type layer 5 with the thermal oxide film 6 interposed therebetween, and the poly-Si electrode 7 is also thermally oxidized. It is covered with a film. The surface of the element formed up to this point is covered with a dielectric film 8 made of SiO, SiO 2 or the like by a chemical vapor deposition method (CVD method). A metal mesh filter 9 is provided on the surface at a position facing the Schottky electrode 2. An antireflection film 10 is provided on the back surface of the P-type Si substrate 1.

単位画素は、反射防止膜10(部分),p型Si基板1(部
分),ショットキ電極2,n型カードリング3,n型高濃度不
純物添加層4(部分),誘電体膜8(部分),金属メッ
シュフィルタ9から構成される受光部11と、p型Si基板
1(部分),n型高濃度不純物添加層4(部分),n型層5
(部分),熱酸化膜6(部分),ポリSi電極7(部分)
から構成される表面チャネル型のトランスファゲート部
12と、n型層5(部分),熱酸化膜6(部分),ポリSi
電極7(部分)から構成されるバルクチャネル型のCCD
レジスタ部13とから成立っている。基板の裏面から入射
した赤外線14はショットキ電極2内で光電変換される。
これによって、発生した信号電荷はトランスファゲート
12を介してCCDレジスタ部13に転送され、さらに他の画
素のCCDレジスタ間を転送されて時系列信号として外部
に読み出される。
The unit pixel includes an antireflection film 10 (part), p-type Si substrate 1 (part), Schottky electrode 2, n-type card ring 3, n-type high-concentration impurity added layer 4 (part), dielectric film 8 (part) , A light receiving part 11 composed of a metal mesh filter 9, a p-type Si substrate 1 (part), an n-type high-concentration impurity added layer 4 (part), an n-type layer 5
(Part), thermal oxide film 6 (part), poly-Si electrode 7 (part)
Surface-channel type transfer gate composed of
12, n-type layer 5 (part), thermal oxide film 6 (part), poly-Si
Bulk channel CCD composed of electrode 7 (part)
It consists of the register unit 13. The infrared rays 14 incident from the back surface of the substrate are photoelectrically converted in the Schottky electrode 2.
As a result, the generated signal charge is transferred to the transfer gate.
It is transferred to the CCD register unit 13 via 12, further transferred between CCD registers of other pixels, and read out to the outside as a time series signal.

ここで、本実施例における光学的共鳴機構について述べ
る。本実施例の光学的共鳴機構は、p型Si基板1/ショッ
トキ電極(PtSi)2/誘電体膜8/金属メッシュフィルタ9
から構成されている。PtSiの膜厚が20Åの場合を例にす
る。このとき、誘電体膜8の厚さはSiOの場合に6000Å
程度とし、SiO2の場合に8000Å程度とする。これで、誘
電体膜8の表面側からの反射率が高い場合に、PtSiにお
ける赤外線の吸収は波長4μm付近で大きく、波長2〜
3μmの中間付近で小さくなるのは、前述の通りであ
る。ここで、金属メッシュフィルタ9の線幅aを0.8μ
m、格子定数gを2μmにする。従って、パラメータa/
gは0.4である。アルミニウムなどの金属膜では1μm以
上の膜厚があれば、上述の波長帯の赤外線に対する反射
率が充分高くなるので、金属メッシュフィルタ9の厚さ
も1μm以上あればよい。
Here, the optical resonance mechanism in the present embodiment will be described. The optical resonance mechanism of this embodiment is based on the p-type Si substrate 1 / Schottky electrode (PtSi) 2 / dielectric film 8 / metal mesh filter 9
It consists of Take the case where the film thickness of PtSi is 20Å as an example. At this time, the thickness of the dielectric film 8 is 6000Å in case of SiO.
Approximately 8000Å in the case of SiO 2 . With this, when the reflectance from the surface side of the dielectric film 8 is high, the absorption of infrared rays in PtSi is large near the wavelength of 4 μm, and the absorption of the wavelength 2 to
As described above, it becomes smaller near the middle of 3 μm. Here, the line width a of the metal mesh filter 9 is 0.8 μ
m and the lattice constant g are 2 μm. Therefore, the parameter a /
g is 0.4. If the thickness of the metal film such as aluminum is 1 μm or more, the reflectance for infrared rays in the above-mentioned wavelength band becomes sufficiently high. Therefore, the thickness of the metal mesh filter 9 may be 1 μm or more.

さて、このように構成された光学的共鳴機構において
は、波長4μmの赤外線に対して金属メッシュフィルタ
9のλ/gが2となり、第3図(b)の反射率特性によれ
ば、充分高い反射率を示すので、第2図(b)からわか
るように、PtSiにおける吸収率は干渉効果によって、光
学的共鳴機構が無い場合より向上する。また、誘電体膜
8の表面側からの反射率が高い場合にPtSiにおける赤外
線の吸収が小さくなる波長2〜3μmの中間付近の赤外
線に対して金属メッシュフィルタ9のλ/gは1.2〜1.3程
度となり、第3図(b)の反射率特性によれば、低い反
射率しか有していないので、PtSiにおける吸収率は光学
的共鳴機構が無い場合程度確保される。
Now, in the optical resonance mechanism configured as described above, λ / g of the metal mesh filter 9 is 2 with respect to infrared rays having a wavelength of 4 μm, which is sufficiently high according to the reflectance characteristic of FIG. 3 (b). Since the reflectance is shown, as can be seen from FIG. 2 (b), the absorptance in PtSi is improved by the interference effect as compared with the case without the optical resonance mechanism. Further, when the reflectance from the surface side of the dielectric film 8 is high, the absorption of infrared rays in PtSi is small, and λ / g of the metal mesh filter 9 is about 1.2 to 1.3 for infrared rays in the middle of the wavelength of 2 to 3 μm. Therefore, according to the reflectance characteristic of FIG. 3 (b), since it has only a low reflectance, the absorptance in PtSi is secured to the extent that there is no optical resonance mechanism.

従って、本発明のショットキ障壁型赤外線イメージセン
サは、ある特定波長帯において感度が向上されており、
しかも該波長帯より短波長側に光学的共鳴機構を設けな
い場合より感度を低下させてしまう波長帯も無い。
Therefore, the Schottky barrier infrared image sensor of the present invention has improved sensitivity in a specific wavelength band,
Moreover, there is no wavelength band that lowers the sensitivity as compared with the case where the optical resonance mechanism is not provided on the shorter wavelength side than the wavelength band.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明したように、本発明は、従来の裏面照射型で
光学的共鳴機構を有するショットキ障壁型赤外線イメー
ジセンサと同様に、ある特定の波長帯で高感度化でき、
しかも、従来のものに見られた、該波長帯より短波長側
に、光学的共鳴機構を有していない場合より低感度化し
てしまう波長帯があるという欠点が取除かれている。
As described above, the present invention can enhance the sensitivity in a specific wavelength band similarly to the conventional back-illuminated type Schottky barrier infrared image sensor having an optical resonance mechanism,
In addition, the disadvantage that the wavelength band shorter than the wavelength band, which is found in the conventional one, has a wavelength band lower in sensitivity than that in the case where the optical resonance mechanism is not provided is eliminated.

従って、本発明によれば、従来のものより広い波長帯に
渡って、より微弱な赤外像を撮像できる効果がある。
Therefore, according to the present invention, there is an effect that a weaker infrared image can be captured over a wider wavelength band than the conventional one.

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

第1図は、本発明の一実施例のショットキ障壁型赤外線
イメージセンサにおける単位画素の縦断面構造図であ
る。 第2図は、従来の裏面照射型のショットキ障壁型赤外線
イメージセンサに設けられていた光学的共鳴機構につい
て説明するための図である。同図(a)は構造および内
部での光の経路の概略を示す図である。同図(b)はシ
ュミレーションにより求められた裏面照射型のショット
キ障壁型赤外線センサのショットキ電極における赤外線
吸収率の誘電体膜厚依存性を表している。この図におい
て、“WITH AL−MIRROR"が光学的共鳴機構を有する場
合、“WITHOUT AL−MIRROR"が有していない場合であ
る。入射赤外線の波長が4μm、白金モノシリサイド
(PtSi)から成るショットキ電極の厚さが20Åの場合を
扱っている。誘電体No.1はシリコンモノオキサイド(Si
O)、誘電体No.2はシリコンダイオキサイド(SiO2)で
ある。 第3図は、金属メッシュフィルタについて説明するため
の図である。金属メッシュフィルタの一例を示したもの
で、同図(a)が構造、同図(b)が反射率特性、同図
(c)が透過率特性である。 1……p型Si基板、2……ショットキ電極(PtSi)、3
……n型ガードリング、4……n型高濃度不純物添加
層、5……n型層、6……熱酸化膜(SiO2)、7……ポ
リSi電極、8……誘電体膜、9……金属メッシュフィル
タ、10……反射防止膜、11……受光部、12……トランス
ファゲート部、13……CCDレジスタ部、14……赤外線、1
5……Si基板、16……ショットキ電極、17……金属反射
膜、19……金属メッシュフィルタの線幅、20……金属メ
ッシュフィルタの格子定数。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional structural view of a unit pixel in a Schottky barrier infrared image sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining an optical resonance mechanism provided in a conventional back-illuminated Schottky barrier infrared image sensor. FIG. 3A is a diagram showing the outline of the structure and the path of light inside. FIG. 6B shows the dielectric film thickness dependence of the infrared absorptance of the Schottky electrode of the back-illuminated Schottky barrier infrared sensor obtained by simulation. In this figure, "WITH AL-MIRROR" has an optical resonance mechanism and "WITHOUT AL-MIRROR" does not. It deals with the case where the wavelength of the incident infrared ray is 4 μm and the thickness of the Schottky electrode made of platinum monosilicide (PtSi) is 20 Å. Dielectric No. 1 is silicon monooxide (Si
O), dielectric No. 2 is silicon dioxide (SiO 2 ). FIG. 3 is a diagram for explaining the metal mesh filter. An example of a metal mesh filter is shown, in which FIG. 7A shows the structure, FIG. 7B shows the reflectance characteristic, and FIG. 7C shows the transmittance characteristic. 1 ... p-type Si substrate, 2 ... Schottky electrode (PtSi), 3
...... n-type guard ring, 4 ...... n-type high-concentration impurity-added layer, 5 ...... n-type layer, 6 ...... thermal oxide film (SiO 2), 7 ...... poly Si electrode, 8 ...... dielectric film, 9 ... Metal mesh filter, 10 ... Anti-reflection film, 11 ... Light receiving part, 12 ... Transfer gate part, 13 ... CCD register part, 14 ... Infrared, 1
5 …… Si substrate, 16 …… Schottky electrode, 17 …… Metal reflective film, 19 …… Line width of metal mesh filter, 20 …… Lattice constant of metal mesh filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン基板上に1次元あるいは2次元に
配置されたショットキ障壁型赤外線センサアレイと、該
ショットキ障壁型赤外線センサアレイにおいて光電変換
によって発生した電荷を時系列信号として外部に読み出
す電子走査回路とを具備したショットキ障壁型赤外線イ
メージセンサにおいて、前記ショットキ障壁型赤外線セ
ンサアレイの各センサが裏面照射型で、かつ、シリコン
基板/ショットキ電極/誘電体膜/金属メッシュフィル
タの積層構造から成る光学的共鳴機構を有することを特
徴とするショットキ障壁型赤外線イメージセンサ。
1. A Schottky barrier type infrared sensor array arranged one-dimensionally or two-dimensionally on a silicon substrate, and electronic scanning for externally reading charges generated by photoelectric conversion in the Schottky barrier type infrared sensor array as a time series signal. A Schottky barrier type infrared image sensor including a circuit, wherein each sensor of the Schottky barrier type infrared sensor array is a back-illuminated type and has an optical structure including a laminated structure of silicon substrate / Schottky electrode / dielectric film / metal mesh filter. Schottky barrier infrared image sensor having a dynamic resonance mechanism.
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