JPH09246510A - Infrared ray solid-state image sensing device - Google Patents

Infrared ray solid-state image sensing device

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JPH09246510A
JPH09246510A JP8049716A JP4971696A JPH09246510A JP H09246510 A JPH09246510 A JP H09246510A JP 8049716 A JP8049716 A JP 8049716A JP 4971696 A JP4971696 A JP 4971696A JP H09246510 A JPH09246510 A JP H09246510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicide layer
sbt
metal silicide
schottky barrier
infrared solid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8049716A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Tomofuji
哲也 友藤
Keiichi Akagawa
圭一 赤川
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/747,077 priority patent/US5757008A/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the best of performance of a Schottky barrier thermistor by forming a semiconductor substrate and a metallic silicide layer of a member wherein an accumulated time of signal charge of a Schottky barrier thermistor is specific. SOLUTION: In a silicon 1, n-type silicon wherein a surface azimuth of an element formation surface (a formation surface of a metallic silicide layer 11, etc.) is a <111> surface is used. In an SBT 10, the metallic silicide layer 11 is formed on an upper surface of the silicon substrate 1. In the process, the semiconductor substrate 1 forming a Schottky barrier thermistor and the metallic silicide layer 11 are formed of a member wherein an accumulated time of signal charge of a Schottky barrier thermistor is 1/30sec. or less and close to 1/30sec. Therefore, it is possible to make the best of performance of a Schottky barrier thermistor.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線固体撮像装
置に関し、例えば、受光部にショットキーバリアサーミ
スタを用いて赤外線イメージを得ることができるように
した赤外線固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared solid-state image pickup device, for example, an infrared solid-state image pickup device capable of obtaining an infrared image by using a Schottky barrier thermistor in a light receiving portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、赤外線検出分野においては、Pt
Si,InSb、またはHgCdTe等の物質を光電変
換に利用した量子型赤外線イメージセンサの開発が進ん
でいる。しかしながら、これらの量子型の赤外線イメー
ジセンサは素子を冷却しなければならない。一方、焦電
型のような熱型の赤外線センサは、冷却の必要はない
が、感度が悪い。
2. Description of the Related Art In recent years, Pt has been used in the field of infrared detection.
Development of a quantum infrared image sensor using a substance such as Si, InSb, or HgCdTe for photoelectric conversion is in progress. However, these quantum infrared image sensors must cool the device. On the other hand, a thermal infrared sensor such as a pyroelectric type does not require cooling, but its sensitivity is poor.

【0003】ところが、近年、マイクロマシン技術の発
展により、受光部の下部に空間を作る技術が開発され、
熱型の赤外線センサの感度が大幅に向上し、各種の熱型
赤外線センサをイメージセンサ化することができる可能
性がでてきた。
However, in recent years, with the development of micromachine technology, a technology for creating a space under the light receiving portion has been developed,
The sensitivity of the thermal infrared sensor has been greatly improved, and it has become possible to convert various thermal infrared sensors into image sensors.

【0004】各種の熱型センサの1つに、ショットキー
バリアサーミスタ(M.Kimura ”Schott
ky Barrier Thermistor on
the Micro−Air−Bridge” The
7th International Confer
ence on Solid−State Senso
rs and Actuators pp746−74
9)がある。これは、MoSi2,NiSi、及びPt
Si等のショットキーバリアダイオードに逆方向バイア
ス電圧を印加したときに流れる逆方向電流が、素子の温
度により大きく変化することを利用している。
A Schottky barrier thermistor (M. Kimura "Schott" is one of various thermal sensors.
ky Barrier Thermistor on
the Micro-Air-Bridge ”The
7th International Conference
ence on Solid-State Senso
rs and Actuators pp 746-74
9). This is MoSi 2 , NiSi, and Pt
The fact that the reverse current that flows when a reverse bias voltage is applied to a Schottky barrier diode such as Si largely changes depending on the temperature of the element is used.

【0005】図7は、従来のショットキー接合温度セン
サの一例の構成を示している。このショットキー接合温
度センサは、高不純物濃度のn形基板201の上にn形
エピタキシャル層201aを有するシリコン(Si)基
板に、熱酸化SiO2膜をマスクにして、ホウ素(B)
がn形エピタキシャル層201aに不純物の熱拡散によ
りドーナツ状にドープされてp形領域204が形成さ
れ、これによりp−n接合が形成されている。また、S
i基板の下部に熱酸化SiO2膜をエッチングしてアル
ミニウム(Al)を蒸着し、シンタリングしてオーミッ
クな下部電極206が形成されている。
FIG. 7 shows an example of the structure of a conventional Schottky junction temperature sensor. This Schottky junction temperature sensor uses a thermally oxidized SiO 2 film as a mask on a silicon (Si) substrate having an n-type epitaxial layer 201a on a high-impurity concentration n-type substrate 201 to form boron (B).
Is doped into the n-type epitaxial layer 201a in a donut shape by thermal diffusion of impurities to form a p-type region 204, whereby a pn junction is formed. Also, S
An ohmic lower electrode 206 is formed by etching the thermally-oxidized SiO 2 film under the i substrate, depositing aluminum (Al) by vapor deposition, and sintering.

【0006】上部の熱酸化SiO2膜205のうち、ド
ーナツ状のp形領域204の内径と外径との中間部を直
径とする円の内側の部分をフォトリソグラフィによりエ
ッチング除去した後、アルミニウムを蒸着し、パターン
化して、ショットキー接合ダイオードの上部金属電極2
03を形成することにより、ショットキー接合部202
が形成されている。このショットキー接合部202の直
径は、例えば、0.5mmとすることができる。
Of the upper thermally-oxidized SiO 2 film 205, a portion inside a circle having a diameter at an intermediate portion between the inner diameter and the outer diameter of the donut-shaped p-type region 204 is removed by photolithography, and then aluminum is removed. Top metal electrode 2 of Schottky junction diode after vapor deposition and patterning
By forming 03, the Schottky junction 202
Are formed. The diameter of this Schottky junction portion 202 can be set to 0.5 mm, for example.

【0007】また、ショットキー接合ダイオードに、オ
ペレーショナル・アンプリファイア(OPアンプ)20
7を通して、電源(E)206から逆方向電圧Vaを常
に印加するようにしている。このようにショットキー接
合ダイオードに逆方向電圧を常に印加することを、ここ
では「電流モード」と呼ぶことにする。
Further, the operational amplifier (OP amplifier) 20 is added to the Schottky junction diode.
7, the reverse voltage Va is always applied from the power source (E) 206. The constant application of the reverse voltage to the Schottky junction diode in this manner is referred to as "current mode" here.

【0008】OPアンプ207に取り付けた帰還抵抗
(Rf)208には、ショットキー接合ダイオードを流
れる電流が流入し、帰還抵抗208の両端の電圧降下は
OPアンプ207の出力電圧Voに等しいので、この出
力電圧Voを測定することにより、ショットキー接合ダ
イオードを流れる電流を測定することができるようにな
っている。
A current flowing through the Schottky junction diode flows into the feedback resistor (Rf) 208 attached to the OP amplifier 207, and the voltage drop across the feedback resistor 208 is equal to the output voltage Vo of the OP amplifier 207. By measuring the output voltage Vo, the current flowing through the Schottky junction diode can be measured.

【0009】図8は、温度T1,T2(T1<T2)の
場合におけるショットキー接合ダイオードの電圧(V)
−電流(I)特性の概要を表すグラフである。この場
合、逆方向印加電圧Vaが、約−3ボルト(V)より大
きくなる(深くなる)と鏡像力の印加電圧依存性に基づ
く電流や、トンネル電流、及び接合周辺を流れる漏れ電
流等の逆方向飽和電流Is以外の電流が多く流れるよう
になる。
FIG. 8 shows the voltage (V) of the Schottky junction diode when the temperatures are T1 and T2 (T1 <T2).
-A graph showing an outline of current (I) characteristics. In this case, when the reverse direction applied voltage Va becomes larger (deeper) than about −3 V (V), the reverse current such as the current based on the applied voltage dependency of the image force, the tunnel current, and the leakage current flowing around the junction is reversed. A large amount of current other than the directional saturation current Is flows.

【0010】室温(T=約300K)のときのn形Si
のショットキー接合ダイオードでは、逆方向印加電圧V
aが−0.5V付近で十分逆方向飽和電流Isとなって
いると考えられている。このように逆方向飽和電流Is
以外の電流が無視できる、いわゆるショットキー接合ダ
イオードの電流が逆方向飽和電流Isとみなせる初期の
領域は、この場合、ほぼ−0.3V乃至−3.0Vと考
えられている。
N-type Si at room temperature (T = about 300 K)
In the Schottky junction diode of, the reverse applied voltage V
It is considered that the reverse saturation current Is is sufficiently high when a is around -0.5V. Thus, the reverse saturation current Is
In this case, the initial region in which the current of the so-called Schottky junction diode, in which the currents other than the above can be ignored, is regarded as the reverse saturation current Is, is considered to be approximately -0.3V to -3.0V.

【0011】上記のことから、図7の電源206の電圧
をショットキー接合ダイオードの電流が逆方向飽和電流
Isとみなせる初期の領域である、例えば、−1.0V
に設定すれば、ショットキー接合ダイオードへの逆方向
印加電圧Vaも−1.0Vに設定されることになる。こ
れは、OPアンプの入力端子での電圧降下が無視できる
からであり、図7に示した回路では、電源206の電圧
は全てショットキー接合ダイオードへの逆方向印加電圧
Vaとなるからである。
From the above, the voltage of the power supply 206 in FIG. 7 is an initial region where the current of the Schottky junction diode can be regarded as the reverse saturation current Is, for example, -1.0V.
If set to, the reverse applied voltage Va to the Schottky junction diode is also set to -1.0V. This is because the voltage drop at the input terminal of the OP amplifier can be ignored, and in the circuit shown in FIG. 7, the voltage of the power supply 206 is all the reverse applied voltage Va to the Schottky junction diode.

【0012】ショットキー接合ダイオードに、上記のよ
うな固定した、例えば−1.0Vの逆方向印加電圧Va
を印加し、図8に示したように、温度T1における逆方
向飽和電流Is1、温度T2における逆方向飽和電流Is
2を、OPアンプ7の出力電圧Voの測定から求めるこ
とにより、これらの指数関数的な温度T依存性(逆方向
飽和電流Isはexp(e・φb/kT)の値に比例す
る。ここで、eは電荷素量、φbはショットキーバリア
高さ、kはボルツマン定数)から、所定の出力電圧Vo
に対応する温度Tを求めるようにすることができる。
A Schottky junction diode is fixed to the Schottky junction diode as described above, for example, a reverse applied voltage Va of -1.0 V.
It was applied, as shown in FIG. 8, the reverse saturation current Is 1 at the temperature T 1, the reverse saturation current Is at temperature T 2
By obtaining 2 from the measurement of the output voltage Vo of the OP amplifier 7, these exponential temperature T dependences (the reverse saturation current Is is proportional to the value of exp (e · φb / kT). , E is the elementary charge, φb is the Schottky barrier height, and k is the Boltzmann constant), and a predetermined output voltage Vo is obtained.
The temperature T corresponding to can be obtained.

【0013】一方、可視光線用のイメージセンサも種々
のタイプがあるが、その中でMOS型イメージセンサに
おいては、マトリクス状に配置された画素(フォトダイ
オード)を、縦及び横方向にアドレス線によって選択
し、その画素に蓄積された電荷に対応する信号を読み出
すことができるようになっている。
On the other hand, there are various types of image sensors for visible light. Among them, in a MOS type image sensor, pixels (photodiodes) arranged in a matrix form are arranged vertically and horizontally by address lines. It is possible to select and read a signal corresponding to the electric charge accumulated in the pixel.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、サーミスタ
の性能を表す値として一般的に用いられているものにB
定数と呼ばれる値がある。このB定数は、サーミスタの
温度変化に対する抵抗の変化率を示す数値であり、その
値が大きいほど、サーミスタの検出感度が高くなる。な
お、ショットキー接合ダイオードからなるショットキー
バリアサーミスタ(以下、SBTという)のB定数は、
次に示す(1)式で表される。
By the way, B is a value generally used as a value indicating the performance of the thermistor.
There is a value called a constant. The B constant is a numerical value indicating the rate of change of resistance with respect to the temperature change of the thermistor, and the larger the value, the higher the detection sensitivity of the thermistor. The B constant of a Schottky barrier thermistor (hereinafter referred to as SBT) composed of a Schottky junction diode is
It is expressed by the following equation (1).

【0015】 B=q・φb/k ・・・(1)B = q · φb / k (1)

【0016】ここで、qは電子の電荷量、φbはショッ
トキーバリア高さ(ショットキー接合の障壁高さ)、k
はボルツマン定数である。すなわち、SBTのB定数
は、SBTのショットキーバリア高さによって一義的に
決定される。
Here, q is the amount of electron charge, φb is the Schottky barrier height (barrier height of the Schottky junction), and k.
Is Boltzmann's constant. That is, the B constant of the SBT is uniquely determined by the height of the Schottky barrier of the SBT.

【0017】例えば、従来から用いられているMoSi2/n-
Si<100>からなるSBTのショットキーバリア高さφb
は0.68eVであり、このSBTのB定数は7900
程度とされる。
For example, the conventionally used MoSi 2 / n-
SBT Schottky barrier height φb made of Si <100>
Is 0.68 eV, and the B constant of this SBT is 7900
Degree.

【0018】B定数は、上記(1)式から明らかなよう
に、ショットキーバリア高さφbが高いほど大きくな
る。また、B定数が大きいほど、SBTは高い検出感度
を有する。従って、ショットキーバリア高さφbの高い
SBTは、高い検出感度を有している。
As is clear from the above formula (1), the B constant becomes larger as the Schottky barrier height φb becomes higher. Further, the larger the B constant, the higher the detection sensitivity of the SBT. Therefore, the SBT having a high Schottky barrier height φb has a high detection sensitivity.

【0019】しかしながら、SBTの検出感度を向上さ
せるためにショットキーバリア高さφbを高くすると、
exp(e・φb/kT)に比例する逆飽和電流Isの
値(温度検出に用いられる値)が小さくなり、電気信号
として検出することが困難になり、SBTの性能を有効
に利用できないという課題がある。
However, if the Schottky barrier height φb is increased to improve the SBT detection sensitivity,
The value of the reverse saturation current Is (value used for temperature detection) that is proportional to exp (e · φb / kT) becomes small, and it becomes difficult to detect it as an electric signal, so that the performance of the SBT cannot be effectively used. There is.

【0020】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、SBTの性能を有効に利用することを目的
とする。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to effectively utilize the performance of the SBT.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の赤外線
固体撮像装置は、ショットキーバリアサーミスタを形成
している半導体基板及び金属シリサイド層が、それぞ
れ、ショットキーバリアサーミスタの信号電荷の蓄積時
間を1/30秒以下、かつ、1/30秒に近い時間とす
る部材によって形成されていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an infrared solid-state image pickup device, wherein a semiconductor substrate forming a Schottky barrier thermistor and a metal silicide layer respectively have a signal charge accumulation time of the Schottky barrier thermistor. Is 1/30 seconds or less, and is formed by a member having a time close to 1/30 seconds.

【0022】請求項1に記載の赤外線固体撮像装置にお
いては、ショットキーバリアサーミスタを形成している
半導体基板及び金属シリサイド層が、それぞれ、ショッ
トキーバリアサーミスタの信号電荷の蓄積時間を1/3
0秒以下、かつ、1/30秒に近い時間とする部材によ
って形成されている。
In the infrared solid-state image pickup device according to the first aspect, the semiconductor substrate and the metal silicide layer forming the Schottky barrier thermistor each have a signal charge accumulation time of 1/3 of the Schottky barrier thermistor.
It is formed of a member having a time of 0 second or less and close to 1/30 second.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1は、本発明を適用した赤外線固体撮像
装置の一実施例の構成を示す1画素分の回路図である。
同図に示す実施例は、本出願人が先に出願した特願平7
−289543号に示す実施例と基本的に同一であり、
SBT10とMOSスイッチ20のソース領域(S)が
接続されている。また、MOSスイッチ20のゲート領
域(G)は、図示せぬ走査回路に接続されており、ドレ
イン領域域(D)は、読み出しラインを介して読み出し
回路(図示せず)に接続されている。このMOSスイッ
チ20は、そのゲート領域に読み出しパルス(高レベル
の信号電圧)が印加されるとオンするようになされてい
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of one pixel showing the configuration of an embodiment of an infrared solid-state image pickup device to which the present invention is applied.
In the embodiment shown in the figure, Japanese Patent Application No.
Basically the same as the embodiment shown in -289543,
The SBT 10 and the source region (S) of the MOS switch 20 are connected. The gate region (G) of the MOS switch 20 is connected to a scanning circuit (not shown), and the drain region (D) is connected to a read circuit (not shown) via a read line. The MOS switch 20 is adapted to turn on when a read pulse (high level signal voltage) is applied to its gate region.

【0025】本実施例の赤外線固体撮像装置において
は、受光部(SBT10)に発生した電荷をすぐに読み
出さず、受光部及びその周辺回路に電荷を一定時間蓄積
し、その蓄積された電荷が読み出されるようになされて
いる(これを「積分モード」と呼ぶ)。この「積分モー
ド」を用いることによって、SBTの検出感度を高める
ために、ショットキーバリア高さφbを高くした(すな
わち、上述した逆方向電流Isの値が小さくされた)場
合においても、信号電荷を蓄積するようにしているの
で、温度の測定に用いる値(電気信号)を確実に検出す
ることができ、SBTの性能を有効に利用することがで
きる。
In the infrared solid-state image pickup device of this embodiment, the charges generated in the light receiving section (SBT10) are not immediately read out, but the charges are accumulated in the light receiving section and its peripheral circuits for a certain period of time, and the accumulated charges are read out. (This is called "integration mode"). By using this "integration mode", the signal charge is increased even when the Schottky barrier height φb is increased (that is, the value of the reverse current Is is decreased) in order to increase the detection sensitivity of the SBT. Is stored, the value (electrical signal) used for measuring the temperature can be reliably detected, and the performance of the SBT can be effectively used.

【0026】なお、図1には、赤外線固体撮像装置の1
画素の構成が示されており、実際には、赤外線固体撮像
装置には、複数の画素が形成されている。
Incidentally, FIG. 1 shows an infrared solid-state image pickup device 1
The configuration of pixels is shown, and actually, a plurality of pixels are formed in the infrared solid-state imaging device.

【0027】ところで、通常の固体撮像装置において
は、フレームレートが1/30secとされている。従
って、SBTにおける信号電荷の蓄積時間は、1/30
secよりも短い時間にする必要がある。
By the way, in a normal solid-state image pickup device, the frame rate is set to 1/30 sec. Therefore, the signal charge storage time in the SBT is 1/30
It must be shorter than sec.

【0028】しかしながら、SBTの検出感度を高める
ためにショットキーバリア高さφbを大きくすると、S
BTにおける信号電荷の蓄積時間が長くなってしまうの
で、無制限にショットキーバリア高さφbを高くするこ
とはできない。
However, if the Schottky barrier height φb is increased in order to increase the SBT detection sensitivity, S
Since the accumulation time of the signal charges in BT becomes long, the Schottky barrier height φb cannot be increased without limit.

【0029】すなわち、SBTの性能を最大限に活用す
るには、信号蓄積時間を1/30sec付近(但し、1
/30sec以内)としつつ、ショットキーバリア高さ
を高くする(検出感度を上げる)ことが望ましい。
That is, in order to make the best use of the performance of the SBT, the signal storage time should be around 1/30 sec (however, 1
It is desirable to increase the height of the Schottky barrier (increase the detection sensitivity) while keeping the value within / 30 sec).

【0030】ショットキーバリア高さ(金属シリサイド
層と半導体基板の界面に生じるショットキーバリア接合
の障壁高さ)φbは、金属シリサイドの材料と、シリコ
ンの金属シリサイド層との界面近傍の不純物と、その不
純物濃度によって決定される。さらに、最近の研究で
は、上記ショットキーバリア高さφbは、金属シリサイ
ド層が形成されるシリコンの面方位(シリコン結晶の面
方位)にも影響を受けるという報告もある。そこで、以
上のことを考慮した場合の赤外線固体撮像装置の構成例
を以下に示す。
The Schottky barrier height (barrier height of the Schottky barrier junction generated at the interface between the metal silicide layer and the semiconductor substrate) φb is the material of the metal silicide and impurities near the interface between the metal silicide layer of silicon and It is determined by the impurity concentration. Further, in recent research, there is also a report that the Schottky barrier height φb is also affected by the plane orientation of silicon on which the metal silicide layer is formed (plane orientation of silicon crystal). Therefore, a configuration example of the infrared solid-state imaging device in consideration of the above is shown below.

【0031】図2は、図1に示す赤外線固体撮像装置の
一画素分の構成例を示す断面図である。本実施例の赤外
線固体撮像装置においては、シリコン基板1には、素子
形成面(金属シリサイド層11等の形成面)の面方位が
<111>面とされているn型のシリコンが用いられて
いる。SBT10においては、金属シリサイド層11が
シリコン基板1の上面上に形成されている。本実施例に
おいては、金属シリサイド層11は、白金シリサイド層
である。金属シリサイド層11の下部(シリコン基板1
中)の外周部には、ドーナツ状のガードリング21(p
型領域)(MOSスイッチ20のソース領域を兼ねてい
る)が形成されている。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration example of one pixel of the infrared solid-state image pickup device shown in FIG. In the infrared solid-state imaging device according to the present embodiment, the silicon substrate 1 is made of n-type silicon whose plane orientation of the element formation surface (the formation surface of the metal silicide layer 11 and the like) is the <111> plane. There is. In the SBT 10, the metal silicide layer 11 is formed on the upper surface of the silicon substrate 1. In this embodiment, the metal silicide layer 11 is a platinum silicide layer. Lower part of the metal silicide layer 11 (silicon substrate 1
Donut-shaped guard ring 21 (p
A mold region (which also serves as the source region of the MOS switch 20) is formed.

【0032】一方、SBT10に隣接して形成されてい
るMOSスイッチ20においては、シリコン熱酸化膜2
3がシリコン基板1の上面上に形成されており、そのシ
リコン酸化膜23の上面には、ポリシリコンゲート電極
24(MOSスイッチ20のゲート領域)が形成されて
いる。シリコン熱酸化膜23の下部(シリコン基板1
中)には、上述したように、MOSスイッチ20のソー
ス領域を兼ねているガードリング21が形成されてお
り、また、ガードリング21に対向する位置には、p型
拡散層22(MOSスイッチ20のドレイン領域)が形
成されている。なお、シリコン熱酸化膜23の下部の、
ポリシリコンゲート電極24の形成位置に対応する位置
には、p型領域が形成されておらず、n型のシリコン基
板1がそのまま形成されている。さらに、MOSスイッ
チ20のドレイン領域であるp型拡散層22の一部は、
アルミ電極26に接触している。
On the other hand, in the MOS switch 20 formed adjacent to the SBT 10, the silicon thermal oxide film 2 is used.
3 is formed on the upper surface of the silicon substrate 1, and a polysilicon gate electrode 24 (gate region of the MOS switch 20) is formed on the upper surface of the silicon oxide film 23. Lower part of the silicon thermal oxide film 23 (silicon substrate 1
As described above, the guard ring 21 that also serves as the source region of the MOS switch 20 is formed in the middle, and the p-type diffusion layer 22 (the MOS switch 20) is provided at a position facing the guard ring 21. Drain region) is formed. In addition, under the silicon thermal oxide film 23,
The p-type region is not formed in the position corresponding to the formation position of the polysilicon gate electrode 24, and the n-type silicon substrate 1 is formed as it is. Further, a part of the p-type diffusion layer 22 which is the drain region of the MOS switch 20 is
It is in contact with the aluminum electrode 26.

【0033】また、MOSスイッチ20の上部には、リ
ンドープド酸化シリコン膜(以下、PSGという)25
が形成されている。
A phosphorus-doped silicon oxide film (hereinafter referred to as PSG) 25 is formed on the MOS switch 20.
Are formed.

【0034】次に、本実施例の赤外線固体撮像装置の信
号電荷の読み出し動作について説明する(但し、1画素
分)。
Next, the read operation of the signal charge of the infrared solid-state image pickup device of this embodiment will be described (however, for one pixel).

【0035】まず、初期状態としては、ポリシリコンゲ
ート電極24(MOSスイッチ20のゲート)に低レベ
ルの信号電圧が印加されており、MOSスイッチ20が
オフされている。なお、このとき、SBT10とMOS
スイッチ20のソース領域(ガードリング21)には、
信号電荷が蓄積されていないものとする。
First, in the initial state, a low level signal voltage is applied to the polysilicon gate electrode 24 (gate of the MOS switch 20) and the MOS switch 20 is turned off. At this time, the SBT 10 and the MOS
In the source area (guard ring 21) of the switch 20,
It is assumed that signal charges are not accumulated.

【0036】シリコン基板1中の図示せぬn+拡散層
に、例えば、+5Vの電圧が印加されると(SBT10
に逆方向バイアスがかかると)、SBT10のショット
キーバリア高さに対応する逆方向電流が空乏層(金属シ
リサイド層11の下部のガードリング21の間)を越え
て流れ、SBT10とMOSスイッチ20のソース領域
(ガードリング21)に、受光した赤外線に対応する電
荷が蓄積される。
When a voltage of, for example, +5 V is applied to the n + diffusion layer (not shown) in the silicon substrate 1 (SBT10
When a reverse bias is applied to the SBT 10), a reverse current corresponding to the height of the Schottky barrier of the SBT 10 flows over the depletion layer (between the guard ring 21 below the metal silicide layer 11) and the SBT 10 and the MOS switch 20 Electric charges corresponding to the received infrared rays are accumulated in the source region (guard ring 21).

【0037】この逆方向電流は、SBT10とMOSス
イッチ20のソース領域(ガードリング21)に蓄積さ
れる信号電荷による電圧が5Vになるまで流れる(5V
になると流れなくなる)。ここで、逆方向電流が流れな
くなった状態を飽和状態と呼び、逆方向電流が流れ始め
てから飽和状態になるまでの時間を飽和時間とする。本
実施例の赤外線固体撮像装置においては、飽和時間の半
分の時間を1画素の信号電荷の蓄積時間とする。
This reverse current flows until the voltage due to the signal charge accumulated in the source region (guard ring 21) of the SBT 10 and the MOS switch 20 becomes 5 V (5 V
Will stop flowing). Here, the state in which the reverse current does not flow is called the saturation state, and the time from the start of the flow of the reverse current to the saturation state is the saturation time. In the infrared solid-state imaging device of the present embodiment, half the saturation time is the accumulation time of the signal charge of one pixel.

【0038】そして、MOSスイッチ20のゲート(ポ
リシリコンゲート電極24)に高レベルの電圧信号が印
加され、MOSスイッチ20がオンされる。すると、S
BT10とMOSスイッチ20のソース(ガードリング
21)に蓄積されている信号電荷が、ドレイン領域(p
型拡散層22)を介してアルミ電極26に出力され、さ
らに、図示せぬ読み出し回路に供給される。
Then, a high-level voltage signal is applied to the gate (polysilicon gate electrode 24) of the MOS switch 20, and the MOS switch 20 is turned on. Then S
The signal charge accumulated in the source (guard ring 21) of the BT 10 and the MOS switch 20 is transferred to the drain region (p
It is output to the aluminum electrode 26 via the mold diffusion layer 22) and further supplied to a read circuit (not shown).

【0039】信号電荷の出力が終了すると、MOSスイ
ッチ20がオフされ、再び、信号電荷の蓄積が繰り返さ
れる。
When the output of the signal charge is completed, the MOS switch 20 is turned off, and the accumulation of the signal charge is repeated again.

【0040】本実施例の赤外線固体撮像装置において
は、上述したように、金属シリサイド11が白金シリサ
イド層とされ、かつ、シリコン基板1には、金属シリサ
イド層11の形成面の面方位が<111>面であるn型
シリコンが用いられている。シリコン基板1及び金属シ
リサイド層11を上記の部材によって形成すると、上述
した飽和時間(1画素の飽和時間)が60msecとさ
れる(素子温度が25゜Cのとき)。すなわち、本実施
例の赤外線固体撮像装置の1画素の信号電荷の蓄積時間
が、30msec(60msecの半分の時間)とされ
る。
In the infrared solid-state image pickup device of this embodiment, as described above, the metal silicide 11 is the platinum silicide layer, and the silicon substrate 1 has the plane orientation of the formation surface of the metal silicide layer 11 of <111. The n-type silicon which is the> plane is used. When the silicon substrate 1 and the metal silicide layer 11 are formed of the above members, the above-mentioned saturation time (saturation time of one pixel) is set to 60 msec (when the element temperature is 25 ° C.). That is, the accumulation time of the signal charge of one pixel of the infrared solid-state imaging device of the present embodiment is set to 30 msec (half time of 60 msec).

【0041】この信号電荷の蓄積時間である30mse
cは、通常のビデオ出力方式の1フレーム分の時間(固
体撮像装置の読み出し周期)である1/30sec(=
約33msec)とよくマッチングしている。また、こ
のSBTのB定数は9400であり、従来例で示したMo
Si2/n-Si<100>のSBTのB定数の7900よりも大き
い。従って、本実施例においては、信号電荷の蓄積時間
が1/30secを越えない範囲で、SBTの赤外線検
出感度を最大限に高めることができる。
The storage time of this signal charge is 30 mse
c is 1/30 sec (= reading period of the solid-state imaging device), which is the time for one frame of the normal video output system (=
It matches well with about 33 msec). Further, the B constant of this SBT is 9400, which means that the Mo
It is larger than the B constant of 7900 of the SBT of Si 2 / n-Si <100>. Therefore, in this embodiment, the infrared detection sensitivity of the SBT can be maximized within the range where the signal charge storage time does not exceed 1/30 sec.

【0042】さらに、本実施例の固体撮像装置において
は、信号電荷蓄積時間(30msec)が、通常の信号
読み出し周期(1/30sec)とよくマッチングして
いる。従って、信号の読み出しのために付加的な信号処
理回路を設ける必要がなくなり、装置の小型化が可能に
なるとともに製造コストを抑制することができ、さらに
消費電力を低く抑えることも可能になる。
Further, in the solid-state image pickup device of the present embodiment, the signal charge storage time (30 msec) matches well with the normal signal read cycle (1/30 sec). Therefore, it is not necessary to provide an additional signal processing circuit for reading a signal, the size of the device can be reduced, the manufacturing cost can be suppressed, and the power consumption can be suppressed low.

【0043】図3は、SBTの部材(シリコン基板1及
び金属シリサイド層11の部材)と、SBTの信号電荷
の蓄積時間、B定数及びショットキーバリア高さの関係
を示す表である。同図より明らかなように、本実施例の
場合(素子形成面の結晶面方位が<111>面のn型シ
リコンをシリコン基板1に用い、白金を金属シリサイド
層11に用いる場合)が、信号電荷の蓄積時間及びB定
数(検出感度の高さ)の観点から、最も有効であること
が分かる。
FIG. 3 is a table showing the relationship among the members of the SBT (the members of the silicon substrate 1 and the metal silicide layer 11), the accumulation time of the signal charges of the SBT, the B constant and the Schottky barrier height. As is clear from the figure, in the case of the present embodiment (when n-type silicon having the crystal plane orientation of the element formation surface is the <111> plane is used for the silicon substrate 1 and platinum is used for the metal silicide layer 11), From the viewpoint of the charge accumulation time and the B constant (high detection sensitivity), it can be seen that it is most effective.

【0044】また、シリコン基板1及び金属シリサイド
層11のそれぞれの部材を上記実施例と異なる部材によ
って形成することもできる。
Further, the respective members of the silicon substrate 1 and the metal silicide layer 11 can be formed by members different from those in the above embodiment.

【0045】すなわち、素子形成面の結晶面方位が<1
11>面のn型シリコンをシリコン基板1に用い、ニッ
ケルを金属シリサイド層11に用いてSBT10を形成
した場合、図3に示すように、信号電荷の蓄積時間が2
0msecとされる。従って、この場合においても、S
BTの信号電荷の蓄積時間が、通常のフレームレートで
ある1/30sec以下であり、かつ1/30sec
に、比較的近い時間とされ、B定数(=8900)が比
較的大きくなる(検出感度が高められている)。
That is, the crystal plane orientation of the element formation surface is <1.
When the SBT 10 is formed by using n-type silicon of the 11> plane for the silicon substrate 1 and nickel for the metal silicide layer 11, as shown in FIG.
0 msec. Therefore, even in this case, S
The BT signal charge storage time is 1/30 sec or less, which is the normal frame rate, and 1/30 sec.
And the B constant (= 8900) becomes relatively large (the detection sensitivity is improved).

【0046】また、図3に示すように、SBTの性能を
比較的有効に利用できるようにするには、ショットキー
バリア高さφを約0.75eV乃至0.80eVにする
とよいことが推測される。
Further, as shown in FIG. 3, it is presumed that the Schottky barrier height φ should be set to about 0.75 eV to 0.80 eV so that the performance of the SBT can be used relatively effectively. It

【0047】さらに、本発明の赤外線固体撮像装置は、
図2に示す構成に限らず、その他の構成にすることも可
能である。例えば、赤外線受光部(SBT)の検出感度
を向上させるために、赤外線受光部(SBT)を断熱構
造にして(赤外線受光部の熱容量を小さくして)検出感
度を高めるようにする場合においても、本発明は適用可
能である。
Furthermore, the infrared solid-state image pickup device of the present invention comprises:
The configuration is not limited to that shown in FIG. 2, and other configurations are possible. For example, in order to improve the detection sensitivity of the infrared light receiving unit (SBT), the infrared light receiving unit (SBT) has a heat insulating structure (the heat capacity of the infrared light receiving unit is reduced) to increase the detection sensitivity. The present invention is applicable.

【0048】図4は、本発明を適用した赤外線固体撮像
装置の他の実施例の構成を示す断面図である。本実施例
の赤外線固体撮像装置の構成は、図2に示す赤外線固体
撮像装置の構成と基本的に同様であるが、SBT10A
(赤外線受光部)がダイヤフラム構造を有している。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of another embodiment of the infrared solid-state image pickup device to which the present invention is applied. The configuration of the infrared solid-state imaging device of this embodiment is basically the same as that of the infrared solid-state imaging device shown in FIG.
The (infrared light receiving portion) has a diaphragm structure.

【0049】すなわち、本実施例の赤外線固体撮像装置
においては、シリコン基板1Aが、その素子形成面の結
晶面方位が<111>面とされるn型シリコンによって
形成され、SBT10AとMOSスイッチ20Aが離れ
た位置に形成されている。このSBT10Aにおいて
は、白金シリサイドからなる金属シリサイド層11Aが
シリコン基板1Aの上面上に形成されている。金属シリ
サイド層11Aの下部の外周部には、ガードリング21
A−1(p型領域)が形成されている。
That is, in the infrared solid-state image pickup device of the present embodiment, the silicon substrate 1A is formed of n-type silicon whose crystal plane orientation of the element formation surface is the <111> plane, and the SBT 10A and the MOS switch 20A are formed. It is formed at a distant position. In this SBT 10A, a metal silicide layer 11A made of platinum silicide is formed on the upper surface of the silicon substrate 1A. A guard ring 21 is formed on the lower peripheral portion of the metal silicide layer 11A.
A-1 (p-type region) is formed.

【0050】さらに、ガードリング21A−1の下側に
は、略台形形状のエアギャップ(空間)100Aが形成
されており、SBT10AとMOSスイッチ20が、エ
アギャップ100Aによって分離されている。
Further, a substantially trapezoidal air gap (space) 100A is formed below the guard ring 21A-1, and the SBT 10A and the MOS switch 20 are separated by the air gap 100A.

【0051】また、このSBT10Aに逆方向バイアス
をかけるためのn+拡散層101Aがガードリング21
A−1の外側に形成されており、n+拡散層101Aの
上部には、アルミ電極102Aが接続されている。
Further, the n + diffusion layer 101A for applying the reverse bias to the SBT 10A is the guard ring 21.
The aluminum electrode 102A is formed on the outer side of A-1 and is connected to the upper part of the n + diffusion layer 101A.

【0052】なお、本実施例のMOSスイッチ20は、
図2に示す場合とほぼ同様に形成されているが、ソース
領域であるp型拡散層21A−2が、ガードリング21
A−1とは別に、単独で形成されている(すなわち、S
BT10Aのガードリング21A−1は、MOSスイッ
チ20のソース領域を兼ねていない)。このp型拡散層
21A−2とガードリング21A−1はアルミ電極21
A−3を介して接続されている。
The MOS switch 20 of this embodiment is
The p-type diffusion layer 21A-2, which is the source region, is formed in almost the same manner as the case shown in FIG.
Separately from A-1, it is formed independently (ie, S
The guard ring 21A-1 of the BT 10A does not also serve as the source region of the MOS switch 20). The p-type diffusion layer 21A-2 and the guard ring 21A-1 are connected to the aluminum electrode 21.
It is connected via A-3.

【0053】次に、図4に示す赤外線固体撮像装置の信
号電荷の読み出し動作について説明する。本実施例の赤
外線固体撮像装置の信号電荷の読み出し動作は、図2に
示す場合とほぼ同様である。
Next, the signal charge reading operation of the infrared solid state image pickup device shown in FIG. 4 will be described. The signal charge reading operation of the infrared solid-state imaging device of this embodiment is almost the same as that shown in FIG.

【0054】すなわち、初期状態としては、低レベルの
信号電圧が、ポリシリコンゲート電極24に印加されて
おり、MOSスイッチ20がオフされている。すると、
SBT10AとMOSスイッチ20のソース領域(p型
拡散層21A−2)には、信号電荷が蓄積されていない
ものとする。
That is, in the initial state, a low level signal voltage is applied to the polysilicon gate electrode 24 and the MOS switch 20 is turned off. Then
It is assumed that no signal charge is stored in the source region (p-type diffusion layer 21A-2) of the SBT 10A and the MOS switch 20.

【0055】次に、+5V程度の電圧がアルミ電極10
2Aを介してn+拡散層101Aに印加される(すなわ
ち、SBT10Aに逆方向バイアスがかけられる)。こ
のときSBT10Aのショットキーバリア高さに対応す
る逆方向電流が空乏層(金属シリサイド層11Aの下部
(ガードリング21A−1の間)に形成される空乏層)
を越えて流れ、SBT10AとMOSスイッチ20のソ
ース領域(p型拡散層21A−2)に信号電荷が蓄積さ
れる。
Next, a voltage of about +5 V is applied to the aluminum electrode 10.
2A is applied to the n + diffusion layer 101A (that is, the SBT 10A is reverse-biased). At this time, a reverse current corresponding to the Schottky barrier height of the SBT 10A is a depletion layer (a depletion layer formed under the metal silicide layer 11A (between the guard rings 21A-1)).
And flows to the source region (p-type diffusion layer 21A-2) of the SBT 10A and the MOS switch 20 to accumulate signal charges.

【0056】この逆方向電流は、SBT10AとMOS
スイッチ20のソース領域(p型拡散層21A−2)に
蓄積された信号電荷による電圧が5Vになると流れなく
なる(すなわち、飽和状態になる)。また、本実施例の
信号電荷の蓄積時間は、図2に示す実施例の場合と同様
に、飽和時間(信号電荷の蓄積開始から飽和状態になる
までの時間)の半分の時間である。
This reverse current flows to the SBT 10A and the MOS.
When the voltage due to the signal charges accumulated in the source region (p-type diffusion layer 21A-2) of the switch 20 reaches 5V, the current stops flowing (that is, the saturation state). The signal charge storage time of this embodiment is half the saturation time (the time from the start of signal charge storage to the saturation state), as in the case of the embodiment shown in FIG.

【0057】そして、MOSスイッチ20のゲート領域
(ポリシリコンゲート電極24)に高レベルの信号電圧
が印加されると、MOSスイッチ20がオンされる。す
ると、SBT10AとMOSスイッチ20のソース領域
(p型拡散層21A−2)に蓄積されている信号電荷
が、ドレイン領域(p型拡散層22)を介してアルミ電
極26に出力され、さらに、図示せぬ読み出し回路に供
給される。
When a high level signal voltage is applied to the gate region (polysilicon gate electrode 24) of the MOS switch 20, the MOS switch 20 is turned on. Then, the signal charges accumulated in the source region (p-type diffusion layer 21A-2) of the SBT 10A and the MOS switch 20 are output to the aluminum electrode 26 via the drain region (p-type diffusion layer 22), and further, FIG. It is supplied to a readout circuit (not shown).

【0058】本実施例の赤外線固体撮像装置において
も、シリコン基板1Aに、その素子形成面の結晶面方位
が<111>面のn型シリコンを用い、金属シリサイド
層11Aを白金シリサイド層としたので、図2に示す実
施例の場合と同様に、信号電荷の蓄積時間が30mse
cになる。また、本実施例においては、赤外線受光部
(SBT10A)が断熱構造を有しているので、赤外線
検出感度が、さらに高められている。
Also in the infrared solid-state image pickup device of this embodiment, since the silicon substrate 1A is made of n-type silicon having a crystal plane orientation of the <111> plane of the element formation surface and the metal silicide layer 11A is a platinum silicide layer. As in the case of the embodiment shown in FIG. 2, the signal charge accumulation time is 30 mse.
It becomes c. In addition, in the present embodiment, the infrared light receiving portion (SBT 10A) has a heat insulating structure, so that the infrared detection sensitivity is further enhanced.

【0059】図5は、本発明を適用した赤外線固体撮像
装置のさらに他の実施例の構成を示す断面図である。本
実施例の赤外線固体撮像装置の構成は、図2に示す赤外
線固体撮像装置の構成と基本的に同様であるが、SBT
10Bがエアブリッジ構造を有している点が異なってい
る。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of still another embodiment of the infrared solid-state image pickup device to which the present invention is applied. The configuration of the infrared solid-state imaging device of this embodiment is basically the same as the configuration of the infrared solid-state imaging device shown in FIG.
The difference is that 10B has an air bridge structure.

【0060】すなわち、本実施例の赤外線固体撮像装置
のSBT10Bは、MOSスイッチ20の形成されてい
るシリコン基板1とは異なるシリコン基板1Bに形成さ
れている。なお、シリコン基板1及び1Bには、その素
子形成面の結晶面方位が<111>面のn型シリコンが
用いられている。
That is, the SBT 10B of the infrared solid-state image pickup device of this embodiment is formed on the silicon substrate 1B different from the silicon substrate 1 on which the MOS switch 20 is formed. For the silicon substrates 1 and 1B, n-type silicon whose crystal plane orientation of the element formation surface is the <111> plane is used.

【0061】SBT10Bの形成されているシリコン基
板1Bは、その両端部がブリッジ脚部103Bによって
支持されており、ブリッジ脚部103Bは、シリコン基
板1上に固定されている。シリコン基板1Bとシリコン
基板1との間(ブリッジ脚部103Bの間)には、エア
ギャップ(空間)100Bが形成されている。このSB
T10Bにおいては、白金シリサイドからなる金属シリ
サイド層11Bがシリコン基板1Bの上面上に形成され
ている。金属シリサイド層11Bの下部の外周部には、
ガードリング21B−1(p型領域)が形成されてい
る。
Both ends of the silicon substrate 1B on which the SBT 10B is formed are supported by the bridge legs 103B, and the bridge legs 103B are fixed on the silicon substrate 1. An air gap (space) 100B is formed between the silicon substrate 1B and the silicon substrate 1 (between the bridge legs 103B). This SB
At T10B, the metal silicide layer 11B made of platinum silicide is formed on the upper surface of the silicon substrate 1B. In the outer peripheral portion below the metal silicide layer 11B,
A guard ring 21B-1 (p-type region) is formed.

【0062】また、このSBT10Bに逆方向バイアス
をかけるためのn+拡散層101Bがガードリング21
B−1の外側に形成されており、アルミ電極102Bが
+拡散層101Bに接続されている。
The n + diffusion layer 101B for applying a reverse bias to the SBT 10B is the guard ring 21.
It is formed on the outside of B-1, and the aluminum electrode 102B is connected to the n + diffusion layer 101B.

【0063】なお、MOSスイッチの20のソース領域
であるp型拡散層21B−2は、図2に示す場合と異な
り、ガードリング21B−1とは別に形成されており、
その両者は、アルミ電極21B−3を介して接続されて
いる。
The p-type diffusion layer 21B-2, which is the source region of the MOS switch 20, is formed separately from the guard ring 21B-1 unlike the case shown in FIG.
Both of them are connected via an aluminum electrode 21B-3.

【0064】次に、図5に示す赤外線固体撮像装置の信
号電荷の読み出し動作について説明する。本実施例の赤
外線固体撮像装置の信号電荷の読み出し動作は、図2に
示す場合とほぼ同様である。
Next, a signal charge reading operation of the infrared solid-state image pickup device shown in FIG. 5 will be described. The signal charge reading operation of the infrared solid-state imaging device of this embodiment is almost the same as that shown in FIG.

【0065】すなわち、初期状態としては、低レベルの
信号電圧が、ポリシリコンゲート電極24に印加されて
おり、MOSスイッチ20がオフされている。このと
き、SBT10Bとp型拡散層21B−2(MOSスイ
ッチ20のソース領域)には、信号電荷が蓄積されてい
ないものとする。
That is, in the initial state, a low level signal voltage is applied to the polysilicon gate electrode 24 and the MOS switch 20 is turned off. At this time, it is assumed that no signal charge is stored in the SBT 10B and the p-type diffusion layer 21B-2 (source region of the MOS switch 20).

【0066】次に、+5V程度の電圧がアルミ電極10
2Bを介してn+拡散層101Bに印加される(すなわ
ち、SBT10Bに逆方向バイアスがかけられる)。こ
のとき、SBT10Bのショットキーバリア高さに対応
する逆方向電流が空乏層(金属シリサイド層11Bの下
部(ガードリング21B−1の間)に形成されている空
乏層)を越えて流れ、SBT10BとMOSスイッチ2
0のソース領域(p型拡散層21B−2)に信号電荷が
蓄積される。
Next, a voltage of about +5 V is applied to the aluminum electrode 10.
It is applied to the n + diffusion layer 101B via 2B (that is, the SBT 10B is reverse-biased). At this time, a reverse current corresponding to the height of the Schottky barrier of the SBT 10B flows over the depletion layer (the depletion layer formed in the lower portion of the metal silicide layer 11B (between the guard rings 21B-1)) and becomes SBT 10B. MOS switch 2
Signal charges are accumulated in the 0 source region (p-type diffusion layer 21B-2).

【0067】この逆方向電流は、SBT10BとMOS
スイッチ20のソース領域(p型拡散層21B−2)に
蓄積された信号電荷による電圧が5Vになると流れなく
なる(すなわち、飽和状態になる)。また、信号電荷の
蓄積時間は、図2に示す実施例の場合と同様に、飽和時
間(信号電荷の蓄積開始から飽和状態になるまでの時
間)の半分の時間である。
This reverse current is applied to the SBT 10B and the MOS.
When the voltage due to the signal charges accumulated in the source region (p-type diffusion layer 21B-2) of the switch 20 reaches 5V, the current stops flowing (that is, the saturation state). The signal charge storage time is half the saturation time (the time from the start of signal charge storage to the saturation state), as in the case of the embodiment shown in FIG.

【0068】そして、MOSスイッチ20のゲート(ポ
リシリコンゲート電極24)に高レベルの電圧信号が印
加されると、MOSスイッチ20がオンされる。する
と、SBT10BとMOSスイッチ20のソース領域
(p型拡散層21B−2)に蓄積されている信号電荷
が、ドレイン領域(p型拡散層22)を介してアルミ電
極26に出力され、さらに、図示せぬ読み出し回路に供
給される。
When a high level voltage signal is applied to the gate (polysilicon gate electrode 24) of the MOS switch 20, the MOS switch 20 is turned on. Then, the signal charges accumulated in the source region (p-type diffusion layer 21B-2) of the SBT 10B and the MOS switch 20 are output to the aluminum electrode 26 via the drain region (p-type diffusion layer 22), and further, It is supplied to a readout circuit (not shown).

【0069】本実施例の赤外線固体撮像装置において
も、シリコン基板1Bに、その素子形成面の結晶面方位
が<111>面のn型シリコンを用い、金属シリサイド
層11Bを白金シリサイド層としたので、図2に示す実
施例の場合と同様に、信号電荷の蓄積時間が30mse
cになる。また、本実施例においては、赤外線受光部
(SBT10B)が断熱構造を有しているので、赤外線
検出感度が、さらに高められている。
Also in the infrared solid-state imaging device of this embodiment, since the silicon substrate 1B is made of n-type silicon having a crystal plane orientation of the <111> plane of the element formation surface and the metal silicide layer 11B is a platinum silicide layer. As in the case of the embodiment shown in FIG. 2, the signal charge accumulation time is 30 mse.
It becomes c. Further, in the present embodiment, the infrared ray receiving portion (SBT10B) has a heat insulating structure, so that the infrared ray detection sensitivity is further enhanced.

【0070】図6は、本発明を適用した赤外線固体撮像
装置のさらに他の実施例の構成を示す断面図である。本
実施例の赤外線固体撮像装置の構成は、図2に示す赤外
線固体撮像装置の構成と基本的に同様であるが、SBT
10Cの構成が、若干異なっている。
FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of still another embodiment of the infrared solid-state image pickup device to which the present invention is applied. The configuration of the infrared solid-state imaging device of this embodiment is basically the same as the configuration of the infrared solid-state imaging device shown in FIG.
The configuration of 10C is slightly different.

【0071】すなわち、本実施例におけるSBT10C
は裏面エッチング構造を有している。このSBT10C
の構成は、図2に示すSBT10の構成と基本的に同様
であり、シリコン基板1の下側(金属シリサイド層11
Cの形成されている面に対向する側)に、エッチング処
理による台形状のエアギャップ100Cが形成されてい
る。
That is, the SBT10C in this embodiment
Has a backside etching structure. This SBT10C
2 is basically similar to that of the SBT 10 shown in FIG. 2, and the lower side of the silicon substrate 1 (metal silicide layer 11
A trapezoidal air gap 100C is formed by etching on the side opposite to the surface on which C is formed.

【0072】次に、本実施例の赤外線固体撮像装置の信
号電荷の読み取り動作について説明する。この赤外線固
体撮像装置の信号電荷の読み取り動作は、図2に示す実
施例の場合とほぼ同様である。
Next, the signal charge reading operation of the infrared solid-state imaging device of this embodiment will be described. The signal charge reading operation of this infrared solid-state imaging device is almost the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0073】まず、初期状態としては、ポリシリコンゲ
ート電極24(MOSスイッチ20のゲート)に低レベ
ルの電圧信号が印加されており、MOSスイッチ20が
オフの状態とされている。なお、このとき、SBT10
CとMOSスイッチ20のソース(ガードリング21
C)には、信号電荷が蓄積されていないものとする。
First, as an initial state, a low-level voltage signal is applied to the polysilicon gate electrode 24 (gate of the MOS switch 20), and the MOS switch 20 is turned off. At this time, SBT10
Source of C and MOS switch 20 (guard ring 21
It is assumed that no signal charge is stored in C).

【0074】次に、シリコン基板1中の図示せぬn+
散層に、例えば、+5Vの電圧が印加される(SBT1
0Cに逆方向バイアスがかかる)。すると、SBT10
Cのショットキーバリア高さに対応する逆方向電流が空
乏層(金属シリサイド層11Cの下部のガードリング2
1Cの間)を越えて流れ、SBT10CとMOSスイッ
チ20のソース領域(ガードリング21C)に信号電荷
が蓄積される。
Next, a voltage of, for example, +5 V is applied to the n + diffusion layer (not shown) in the silicon substrate 1 (SBT1
Reverse bias on 0C). Then SBT10
The reverse current corresponding to the height of the Schottky barrier of C is the depletion layer (the guard ring 2 below the metal silicide layer 11C).
1C) and the signal charges are accumulated in the source region (guard ring 21C) of the SBT 10C and the MOS switch 20.

【0075】この逆方向電流は、SBT10CとMOS
スイッチ20のソース領域(ガードリング21C)に蓄
積された信号電荷による電圧が5Vになると流れなくな
る(すなわち、飽和状態になる)。また、信号電荷の蓄
積時間は、図2に示す実施例の場合と同様に、飽和時間
(信号電荷の蓄積開始から飽和状態になるまでの時間)
の半分の時間である。
This reverse current is applied to the SBT 10C and the MOS.
When the voltage due to the signal charges accumulated in the source region (guard ring 21C) of the switch 20 reaches 5V, the current stops flowing (that is, the saturation state). The signal charge storage time is the saturation time (the time from the start of the signal charge storage to the saturation state) as in the case of the embodiment shown in FIG.
Half the time.

【0076】そして、MOSスイッチ20のゲート(ポ
リシリコンゲート電極24)に高レベルの電圧信号が印
加されると、MOSスイッチ20がオンされる。する
と、SBT10CとMOSスイッチ20のソース領域
(ガードリング21C)に蓄積されている信号電荷が、
ドレイン領域(p型拡散層22)を介してアルミ電極2
6に出力され、さらに、図示せぬ読み出し回路に供給さ
れる。
When a high-level voltage signal is applied to the gate (polysilicon gate electrode 24) of the MOS switch 20, the MOS switch 20 is turned on. Then, the signal charge accumulated in the source region (guard ring 21C) of the SBT 10C and the MOS switch 20 becomes
Aluminum electrode 2 through the drain region (p-type diffusion layer 22)
6 and is supplied to a read circuit (not shown).

【0077】本実施例の赤外線固体撮像装置において
も、シリコン基板1Cに、その素子形成面の結晶面方位
が<111>面のn型シリコンを用い、金属シリサイド
層11Cを白金シリサイド層としたので、図2に示す実
施例の場合と同様に、信号電荷の蓄積時間が30mse
cになる。また、本実施例においては、赤外線受光部
(SBT10C)が断熱構造を有しているので、赤外線
検出感度が、さらに高められている。
Also in the infrared solid-state imaging device of this embodiment, since the silicon substrate 1C is made of n-type silicon having a crystal plane orientation of the <111> plane of the element formation surface and the metal silicide layer 11C is a platinum silicide layer. As in the case of the embodiment shown in FIG. 2, the signal charge accumulation time is 30 mse.
It becomes c. In addition, in this embodiment, the infrared ray receiving section (SBT10C) has a heat insulating structure, so that the infrared ray detection sensitivity is further enhanced.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上のように、本発明の赤外線固体撮像
装置によれば、ショットキーバリアサーミスタの半導体
基板及び金属シリサイド層を、ショットキーバリアサー
ミスタの信号電荷の蓄積時間を1/30秒以下、かつ、
1/30秒に近い時間とする部材によって構成するよう
にしたので、ショットキーバリアサーミスタの性能を最
大限に活用することができる。
As described above, according to the infrared solid-state image pickup device of the present invention, the semiconductor substrate and the metal silicide layer of the Schottky barrier thermistor have a signal charge accumulation time of 1/30 seconds or less. ,And,
Since the structure is made of a member having a time close to 1/30 seconds, the performance of the Schottky barrier thermistor can be maximized.

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

【図1】本発明を適用した赤外線固体撮像装置の一実施
例の電気的構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of an embodiment of an infrared solid-state imaging device to which the present invention is applied.

【図2】図1に示す赤外線固体撮像装置の構成を示す断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the infrared solid-state imaging device shown in FIG.

【図3】図2に示すSBT10の形成部材と、信号電荷
の蓄積時間、B定数及びショットキーバリア高さの関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship among a member forming the SBT 10 shown in FIG. 2, a signal charge accumulation time, a B constant, and a Schottky barrier height.

【図4】本発明を適用した赤外線固体撮像装置の他の実
施例の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of another embodiment of the infrared solid-state imaging device to which the present invention is applied.

【図5】本発明を適用した赤外線固体撮像装置のさらに
他の実施例の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of still another embodiment of the infrared solid-state imaging device to which the present invention is applied.

【図6】本発明を適用した赤外線固体撮像装置のさらに
他の実施例の構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of still another embodiment of the infrared solid-state imaging device to which the present invention is applied.

【図7】従来のショットキー接合温度センサの一例の構
成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an example of a conventional Schottky junction temperature sensor.

【図8】図7のショットキー接合温度センサを構成する
ショットキー接合ダイオードの電圧V−電流I特性の概
要を示すグラフである。
8 is a graph showing an outline of voltage V-current I characteristics of a Schottky junction diode which constitutes the Schottky junction temperature sensor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1B シリコン基板 10,10A,10B,10C SBT 11,11A,11B,11C 金属シリサイド層 20 MOSスイッチ 21,21A−1,21B−1,21C ガードリング 21A−2,21B−2 p型拡散層(ソース領域) 22 p型拡散層(ドレイン領域) 23 シリコン熱酸化膜 24 ポリシリコンゲート電極 25 PSG 26 アルミ電極 100A,100B,100C エアギャップ 101A,101B,101C n+拡散層 102A,102B,102C アルミ電極 201 基板 201a n型エピタキシャル層 202 ショットキー接合部 203 上部金属電極 204 P形領域 205 熱酸化SiO2膜 206 下部電極 207 OPアンプ 208 抵抗1,1B Silicon substrate 10,10A, 10B, 10C SBT 11,11A, 11B, 11C Metal silicide layer 20 MOS switch 21,21A-1,21B-1,21C Guard ring 21A-2,21B-2 p-type diffusion layer (Source region) 22 p-type diffusion layer (drain region) 23 silicon thermal oxide film 24 polysilicon gate electrode 25 PSG 26 aluminum electrode 100A, 100B, 100C air gap 101A, 101B, 101C n + diffusion layer 102A, 102B, 102C aluminum Electrode 201 Substrate 201a n-type epitaxial layer 202 Schottky junction 203 Upper metal electrode 204 P-type region 205 Thermally oxidized SiO 2 film 206 Lower electrode 207 OP amplifier 208 Resistance

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属シリサイド層が半導体基板の所定の
面上に形成されているショットキーバリアサーミスタを
備える赤外線固体撮像装置において、 前記半導体基板及び金属シリサイド層は、それぞれ、前
記ショットキーバリアサーミスタの信号電荷の蓄積時間
を1/30秒以下、かつ、1/30秒に近い時間とする
部材によって形成されていることを特徴とする赤外線固
体撮像装置。
1. An infrared solid-state imaging device comprising a Schottky barrier thermistor in which a metal silicide layer is formed on a predetermined surface of a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate and the metal silicide layer are respectively formed of the Schottky barrier thermistor. An infrared solid-state imaging device, which is formed of a member that has a signal charge accumulation time of 1/30 seconds or less and a time close to 1/30 seconds.
【請求項2】 前記半導体基板及び金属シリサイド層
は、それぞれ、前記ショットキーバリアサーミスタの前
記半導体基板と前記金属シリサイド層の界面に形成され
るショットキー接合の障壁高さを0.75eV乃至0.
85eVとする部材によって形成されていることを特徴
とする請求項1に記載の赤外線固体撮像装置。
2. The barrier height of a Schottky junction formed at the interface between the semiconductor substrate and the metal silicide layer of the Schottky barrier thermistor is 0.75 eV to 0.
The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein the infrared solid-state imaging device is formed of a member having a voltage of 85 eV.
【請求項3】 前記半導体基板は、前記金属シリサイド
層の形成される前記所定の面の面方位が<111>面と
されているn型のシリコン基板とされ、 前記金属シリサイド層は白金シリサイド層とされること
を特徴とする請求項1または2に記載の赤外線固体撮像
装置。
3. The semiconductor substrate is an n-type silicon substrate in which the plane direction of the predetermined surface on which the metal silicide layer is formed is a <111> plane, and the metal silicide layer is a platinum silicide layer. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記半導体基板は、前記金属シリサイド
層の形成される前記所定の面の面方位が<111>面と
されているn型のシリコン基板とされ、 前記金属シリサイド層はニッケルシリサイド層とされる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線固体
撮像装置。
4. The semiconductor substrate is an n-type silicon substrate in which the plane direction of the predetermined surface on which the metal silicide layer is formed is a <111> plane, and the metal silicide layer is a nickel silicide layer. The infrared solid-state imaging device according to claim 1, wherein
JP8049716A 1995-11-08 1996-03-07 Infrared ray solid-state image sensing device Withdrawn JPH09246510A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235542B1 (en) 1998-07-02 2001-05-22 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Ferroelectric memory device and method for fabricating the same

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US6235542B1 (en) 1998-07-02 2001-05-22 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Ferroelectric memory device and method for fabricating the same

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