JPS58171849A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 扛）発明の技術分野 本発明は一次元あるいは二次元の固体撮像装置に関し、
特に受光素子を構成する感光部すなわち画素がショット
キーバリヤ構成となっているものに関する。

（ロ）技術の背景 固体撮像装置、特に赤外線用の一次元あるいは二次元撮
像装置のうちで、受光素子を１例えばシリコン（Ｓｌ）
基板の一主面上に例えばプラチナ（ｐｔ）あるいけ金（
Ａｕ）を被着させることによって構成したいわゆるショ
ットキーバリヤ型光センサがある。この種の光センサす
なわち撮像装置は、例えばＪｏｕｒｎａＪｔ　ｏｆ　Ｓ
ｏＡ’ｌ　−５ｔａｔｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓＶｏ１．　
、５Ｃ−１１，ｒ＆１１．　Ｆｅｂｒｕａｒｙ、　１９
７６、　Ｐ、　１８９−１４６に発表されたもので、こ
のうち−次元センサを例にとって見れば、該センサすな
わち固体撮像装置の要部断面図は第１図に見られるよう
なものとなる。

この第１図において、友とえはＰ型の半導体基板（例え
ばＳｉ、）ｌの一主面上すなわち第１の主面ｌｂ上の所
定の場所には上述したようにＰｔｉるいはＡｕを材料と
するショットキー画素電Ｗ１２が被着接触されており、
低温例え７？’にでは該画素電極２百下の半導体面には
例えばＰｔとＰｆｆｉｌ’Ｓｉとの組合せでは０．２６
８Ｖ程度のＶジットキーバリャができるため、その附近
には空乏層８が形成される。但し８は絶縁膜である。

ここで基板ｌの裏面すなわち第２の主面１ａ側から矢印
イ方向に赤外線を入射せしめると、該赤外線は例えばＰ
型のシリコン基板ｌ中を透過し、上記ショットキーバリ
ヤ部分に入射し、矢印口のように一部分の光が突抜ける
。かくすればショットキーバリヤ部分で行われる光電愛
換によって、電子と正孔の対がショットキー画素電極２
中で作られるのであるが、このうち正孔は空乏層８を横
切って矢印へ方向に流れ去り、その結果画素電極２中で
は電子が残されて累積されてくる。

ところが上記画素電Ｗｉ２は該電極２に隣接して形成さ
れている基板と逆導電型のｎ　型不純物ドープ層６と電
気的に接続されているので、前記の画素電極２中で増加
した電子（＊電荷）は上記不純物ドープ層す中に流れ込
むのであるが、この電子は、等価的には不純物ドープ層
５と基板ｌとの間に形成される空乏層９が有する空乏層
容量ｃｄと、該空乏層９につながって生じている前記シ
ョットキーバリヤ部の空乏層容量Ｃｓに蓄積されること
になる。

この蓄積された電子は、移送ゲート６に端子１３櫓を介
して正の電圧Ｖｔが印加されると、該移送ゲート６直下
にチャンネルが生じるので、矢印二方向に流れ、電荷転
送装置（以下ＣＣＤと称する）の転送電ｆｆｌ？直下の
空乏層ｌｏｔたけ電位の井戸中に流入し、端子１４を介
して印加される転送電圧φＴによって、上記ＣＣＤの長
手方向、すなわち第１図では断面に垂直な方向に転送さ
れて読み出される。すなわち、この撮像装置は第１図中
に示し念ように受光部と転送部とをそなえたものとなる
。

（（３）　　従来技術と問題点 ところでこのようなショットキー画素電極２を有する固
体撮像装置では、基板ｌの光入射面すなわち第２の主面
Ｈａは通常ポリッシュされているので該主面１ａでの反
射による入射光の損失が存在する。この友めにこの損失
をなくす目的で例えば二酸化硅素（Ｓｉｎ２）などの反
射防止膜を被着させるのが普通である。しかしこのよう
にして上記第２の主面１ａでの反射をなくすることがで
きても、この第２の主面１ａ側から入射した光のうち受
光部を通らなかった光（赤外線）は、いたずらに基板（
Ｓｌ）中を第１図中の矢印ホで示したように透過してし
まうだけであって、この光を利用することはできず、そ
のために光の利用効率が悪いという欠点があった。

に）発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、今ま
で行われて来た光の裏面入射をやめ、光の入射方法は表
面入射方式となすと共Ｋ、例えば転送部に入射していた
ずらに利用されずに透過される光をも受光部に導いて光
の利用効率を向上せしめる型式の固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。

（ｅ）　　発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば、半導体基板の第１の
主面上に該基板と接触するショットキー画素電極からな
る受光部と該受光部で生じた電荷を読み出すための転送
部とを設けると共に、上記第１の主面側から入射して上
記基板を透過して行く光を、再び反射せしめて上記受光
部に導入せしめるための反射膜を、前記基板の第２の主
面上に被着せしめたことを特徴とする固体撮像装置を提
供することによって達成される。

（ｆ）発明の実施例 以下本発明の一実施例について図面を用いて詳述する。

第２図は本発明に係るショットキーバリヤ型の固体撮像
装置の構造を示す要部断面図であって。

第１図と同等部位には同一符号を付すうこの本発明の固
体撮像装置が第１図の従来のものと異なるところは、入
射光が第２図中に示したように、受光部と転送部とが配
設されている側の半導体基板ｌの第１の主面１ｂ側から
導入されるようになっている点と、上記基板ｌの第２の
主面１ａｌｌには光の反射手段として働く例えばアｙｖ
ｉニウム（Ａ［）などを材料とする反射膜２０が被着さ
れている点の２点である。

まず光が第２図中の矢印チに沿って入射して来たとする
と、この光はショットキー画素電極２に当るので、ここ
で光電変換が行われ、生じた電荷（電子）はｎ　型不純
物ドープ層す中に流れる。

ところでこの光電変換を起こした光のうちの残りの光は
８１基板ｌ中を矢印りの方向に進んで該基板ｌｔ透過し
ようとする。しかし該基板ｌの裏面つまり第８の主面１
ａ上には上記したように反射膜２０が配設されている几
めに、この矢印りに沿って基板ｌ中を進んで来た光は上
記反射膜２０によって、矢印ヌの方向に反射される。そ
してこの反射された光は再び受光部を形成しているＶヨ
ツトキー画素電極の部分に入射するために、光電変換は
再度行われ、その結果不純物ドープ層５に流れる電荷の
数は増加する。

そして次に矢印へに沿って入射して来た光に注目すると
、この光はショットキー画素室Ｗｉ２で構成される受光
部を外れて当っていることがわかる。

しかしこの光は基板ｌ中をそのｉｔ進んで反射膜２０に
よって反射され、矢印ト方向に進んで受光部領域のショ
ットキー画素電極２に導入されるのでやはり大きな光電
寂換を生じ、これによってできた電荷はやはり不純物ド
ープ層６に流れる。

すなわち入射光のうち受光部を照射した光も受光部以外
の部分に導入された光も共に光電変換に寄与するので、
この新規な構造の撮像装置の感度は著しく向上し、従っ
て該撮像装置のＳハ比も大きく改善されることになる。

（２）発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明に係る固体撮像装
置は、わずかな構造上の改善を行っただけで赤外線の検
出感度全非常に高めることができるので、実用上多大の
効果が期待できる１

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のショットキーバリヤ型の固体撮像装置の
構造を示す図、第２図は本発明に係るショットキーバリ
ヤ型固体撮像装置の構造を示す図である。 図において、ｌは半導体基板、２はショットキー画素電
極、３は絶縁膜、５は不純物ドープ層、６は移送電極、
７はＣＯＤの転送電極、８はショットキーバリヤ部の空
乏層、９は不純物ドープ層周囲の空乏層、１０はＣＯＤ
の転送電極直下の空乏層、２０は光反射膜をそれぞれ示
す。 第１ｖＩＪ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板の第１の主面上に、該基板と接触するショッ
   トキー画素電極からなる受光部と、該受光部で生じた電
   荷を読み出すための転送部とを設けると共に、上記第１
   の主面側から入射して上記基板を透過して行く光を、再
   び反射せしめて上記受光部に導入せしめるための反射膜
   を、前記基板の第２の主面上に被着せしめたことを特徴
   とする固体撮像装置。