JPS61226955A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS61226955A JPS61226955A JP60068821A JP6882185A JPS61226955A JP S61226955 A JPS61226955 A JP S61226955A JP 60068821 A JP60068821 A JP 60068821A JP 6882185 A JP6882185 A JP 6882185A JP S61226955 A JPS61226955 A JP S61226955A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
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- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、赤外領域の光信号と可視領域の光信号とを
別々に読出すことのできる固体撮像装置に関するもので
ある。
別々に読出すことのできる固体撮像装置に関するもので
ある。
光検出素子アレイと電荷転送素子等の信号続出し素子と
を同一の半導体基板上に形成した固体撮像素子を撮像装
置に利用すると、小型、軽量、低消費電力でしかも信頼
性の高い撮像装置が実現できる。既に可視光領域の撮像
においては、現在のテレビジョン放送で使用されている
撮像用電子管前みの解像力を備えた固体撮像素子が開発
されている。一方、赤外線の領域においても固体撮像素
子の開発が精力的に進められてきており、特にシリコン
ショットキ接合を赤外線検出部とした赤外線固体撮像素
子においては、実用に耐えられる画素数を持った赤外線
固体撮像素子が開発されつつある。
を同一の半導体基板上に形成した固体撮像素子を撮像装
置に利用すると、小型、軽量、低消費電力でしかも信頼
性の高い撮像装置が実現できる。既に可視光領域の撮像
においては、現在のテレビジョン放送で使用されている
撮像用電子管前みの解像力を備えた固体撮像素子が開発
されている。一方、赤外線の領域においても固体撮像素
子の開発が精力的に進められてきており、特にシリコン
ショットキ接合を赤外線検出部とした赤外線固体撮像素
子においては、実用に耐えられる画素数を持った赤外線
固体撮像素子が開発されつつある。
従来、この種の赤外線固体撮像素子として第３図に示す
ものがあった。図において、１はショットキ接合を用い
た赤外光検出部、２及び３はそれぞれ電荷結合素子（Ｃ
ＯＤ）よりなる垂直シフトレジスタ及び水平シフ１−レ
ジスタ、４は赤外光検出部１から垂直シフトレジスフ２
へ光信号を移すトランスファゲート、５は電荷検出部で
ある。
ものがあった。図において、１はショットキ接合を用い
た赤外光検出部、２及び３はそれぞれ電荷結合素子（Ｃ
ＯＤ）よりなる垂直シフトレジスタ及び水平シフ１−レ
ジスタ、４は赤外光検出部１から垂直シフトレジスフ２
へ光信号を移すトランスファゲート、５は電荷検出部で
ある。
第４図は第３図のＴＶ−ＩＶ線における断面図である。
図において、６はＰ形シリコン基板、７はＰ形シリコン
基板６上に金パラジウム、白金硅化物。
基板６上に金パラジウム、白金硅化物。
パラジウム硅化物、イリジウム硅化物などの金属又は金
属硅化物を蒸着して形成された赤外光検出部１のショッ
トキ接合の金属側電極、８は金属側電極７の周囲のｎ−
領域であるガードリング、９はトランスファゲート４の
ゲート電極、１０は金属側電極７の一部に重なるｎ＋領
領域１１及び１２はそれぞれ垂直シフトレジスタ２を構
成する電荷結合素子（ＣＣＤ）のゲート電極及びｎ形埋
め込みチャネル、１３は素子分離と絶縁用の酸化硅素膜
、１４は素子保護用の窒化硅素膜である。
属硅化物を蒸着して形成された赤外光検出部１のショッ
トキ接合の金属側電極、８は金属側電極７の周囲のｎ−
領域であるガードリング、９はトランスファゲート４の
ゲート電極、１０は金属側電極７の一部に重なるｎ＋領
領域１１及び１２はそれぞれ垂直シフトレジスタ２を構
成する電荷結合素子（ＣＣＤ）のゲート電極及びｎ形埋
め込みチャネル、１３は素子分離と絶縁用の酸化硅素膜
、１４は素子保護用の窒化硅素膜である。
次に動作について説明する。赤外線固体撮像素子の赤外
光検出部１へ入射した光により金属側電極７よりなるシ
ョットキ接合に光信号電荷が蓄積される。該ショットキ
接合による光検出器はショットキ障壁の障壁の高さ以上
のエネルギを持った光が検出でき、例えばＰｔ Ｓｉと
Ｐ形シリコンのショットキ接合では約５μｍ以下の波長
の光が検出できる。ショットキ接合に蓄積された光信号
電荷は、トランスファゲート４を開くことにより垂直シ
フトレジスタ２のＣＣＤのｎ形埋め込みチャネル１２に
移されて垂直方向に転送され、さらに水平シフトレジス
タ３によって水平方向に転送され、電荷検出部５から映
像信号として外部に取り出される。
光検出部１へ入射した光により金属側電極７よりなるシ
ョットキ接合に光信号電荷が蓄積される。該ショットキ
接合による光検出器はショットキ障壁の障壁の高さ以上
のエネルギを持った光が検出でき、例えばＰｔ Ｓｉと
Ｐ形シリコンのショットキ接合では約５μｍ以下の波長
の光が検出できる。ショットキ接合に蓄積された光信号
電荷は、トランスファゲート４を開くことにより垂直シ
フトレジスタ２のＣＣＤのｎ形埋め込みチャネル１２に
移されて垂直方向に転送され、さらに水平シフトレジス
タ３によって水平方向に転送され、電荷検出部５から映
像信号として外部に取り出される。
このようにして赤外光検出部１の各画素への入射光量に
対応した映像信号が得られる。
対応した映像信号が得られる。
ショットキ接合を利用した赤外線固体撮像素子は、ショ
ットキ接合が可視領域の光にも感度があるため、可視光
から赤外線までの広い波長領域において撮像が可能であ
る。
ットキ接合が可視領域の光にも感度があるため、可視光
から赤外線までの広い波長領域において撮像が可能であ
る。
従来の赤外線固体撮像装置は以上のように構成されてい
るので、可視領域の撮像も可能であるが、出力は可視領
域と赤外領域の光信号が混ざったものになるため、例え
ば撮像する物体の明るさとその塩度の高さとを区別でき
ない等の問題点があった。このため可視光の光信号と赤
外線の光信号とを別々に取り出したい時には、フィルタ
等を用いて分光するなどの必要があり、光学系が複雑に
なるという問題点があった。
るので、可視領域の撮像も可能であるが、出力は可視領
域と赤外領域の光信号が混ざったものになるため、例え
ば撮像する物体の明るさとその塩度の高さとを区別でき
ない等の問題点があった。このため可視光の光信号と赤
外線の光信号とを別々に取り出したい時には、フィルタ
等を用いて分光するなどの必要があり、光学系が複雑に
なるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、一つの装置で、赤外線から可視光にわたる
波長領域の撮像が可能で、しかも赤外線と可視光の光信
号を別々に取り出すことが可能な固体撮像装置を得るこ
とを目的とする。
れたもので、一つの装置で、赤外線から可視光にわたる
波長領域の撮像が可能で、しかも赤外線と可視光の光信
号を別々に取り出すことが可能な固体撮像装置を得るこ
とを目的とする。
この発明に係る固体撮像装置は、赤外線に対し感度を有
する第１の光電変換部の上方に絶縁膜を挟んで可視光に
対し感度を有する第２の光電変換部を形成したものであ
る。
する第１の光電変換部の上方に絶縁膜を挟んで可視光に
対し感度を有する第２の光電変換部を形成したものであ
る。
この発明においては、第２の光電変換部が可視領域の光
を吸収して光電変換するとともに第１の光電変換部に対
し可視光を遮断するフィルタとして機能し、該第２の光
電変換部を透過した赤外線は第１の光電変換部によって
光電変換される。
を吸収して光電変換するとともに第１の光電変換部に対
し可視光を遮断するフィルタとして機能し、該第２の光
電変換部を透過した赤外線は第１の光電変換部によって
光電変換される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例による固体撮像装置を示し、本実
施例装置はショットキ接合により赤外線に対し感度を有
する第１の光電変換部（図示せず）上に絶縁膜を介して
ＰＮ接合により可視光に対し感度を有する第２の光電変
換部を形成したものである。図において、２，３はそれ
ぞれ垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタ（第１
の読出し機構）であり、これにより上記第１の光電変換
部としての赤外光受光部（図示せず）の信号が読出され
るものである。また１５は上記ショットキ接合の表面上
部に絶縁膜を挟んで積んだシリヨンをレーザアニール等
の技術により島状あるいは帯状に単結晶化したシリコン
半導体層、１６゜１７はそれぞれシリコン半導体層１５
の単結晶化された領域に形成されたＰＮ接合による第２
の光電変換部とスイッチングトランジスタ、１８及び１
９は上記赤外光受光部とともに半導体基板上に形成され
た垂直及び水平走査回路（第２の読出し機構）であり、
その出力はそれぞれスイッチングトランジスタ１７及び
ＭＯＳ）ランジスタ２０のゲートに接続されている。
図は本発明の一実施例による固体撮像装置を示し、本実
施例装置はショットキ接合により赤外線に対し感度を有
する第１の光電変換部（図示せず）上に絶縁膜を介して
ＰＮ接合により可視光に対し感度を有する第２の光電変
換部を形成したものである。図において、２，３はそれ
ぞれ垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタ（第１
の読出し機構）であり、これにより上記第１の光電変換
部としての赤外光受光部（図示せず）の信号が読出され
るものである。また１５は上記ショットキ接合の表面上
部に絶縁膜を挟んで積んだシリヨンをレーザアニール等
の技術により島状あるいは帯状に単結晶化したシリコン
半導体層、１６゜１７はそれぞれシリコン半導体層１５
の単結晶化された領域に形成されたＰＮ接合による第２
の光電変換部とスイッチングトランジスタ、１８及び１
９は上記赤外光受光部とともに半導体基板上に形成され
た垂直及び水平走査回路（第２の読出し機構）であり、
その出力はそれぞれスイッチングトランジスタ１７及び
ＭＯＳ）ランジスタ２０のゲートに接続されている。
また第２図は第１図の■−■線における断面を示す。図
において、６〜１４は第４図と同一のものを示し、２１
は表面平坦化用の絶縁膜、２２はシリコン半導体層１５
の単結晶化されたＰ影領域、２３は多結晶シリコンもし
くは絶縁膜、２４はＰＮ接合１６のＮ影領域、２５．２
６はそれぞれスイッチングトランジスタ１７のゲート及
びドレイン、２７はＭＯＳトランジスタ２０につながる
Ａｌ配線、２８は保護膜である。
において、６〜１４は第４図と同一のものを示し、２１
は表面平坦化用の絶縁膜、２２はシリコン半導体層１５
の単結晶化されたＰ影領域、２３は多結晶シリコンもし
くは絶縁膜、２４はＰＮ接合１６のＮ影領域、２５．２
６はそれぞれスイッチングトランジスタ１７のゲート及
びドレイン、２７はＭＯＳトランジスタ２０につながる
Ａｌ配線、２８は保護膜である。
次に動作について説明する。固体撮像素子上に結像され
た光像のうち、シリコンのバンドギャップ（〜１．Ｉｅ
Ｖ）以上のエネルギを持った可視光はシリコン半導体層
１５で吸収され、ＰＮ接合１６で光電変換されて光信号
として蓄積される。該ＰＮ接合１６において蓄積された
光信号は垂直走査回路１８と水平走査回路１９によって
スイッチングトランジスタ１７とＭＯＳ）ランジスタ２
０とを順次オンすることにより外部に読出される。
た光像のうち、シリコンのバンドギャップ（〜１．Ｉｅ
Ｖ）以上のエネルギを持った可視光はシリコン半導体層
１５で吸収され、ＰＮ接合１６で光電変換されて光信号
として蓄積される。該ＰＮ接合１６において蓄積された
光信号は垂直走査回路１８と水平走査回路１９によって
スイッチングトランジスタ１７とＭＯＳ）ランジスタ２
０とを順次オンすることにより外部に読出される。
一方シリコンのバンドギャップ以下のエネルギを持った
赤外光はシリコン半導体層１５と絶縁膜２１とを透過し
てショットキ接合７に入射し、該ショットキ接合７にお
いて光電変換されて光信号として蓄積される。この光信
号はＣＯＤからなる垂直シフトレジスタ２と水平シフト
レジスタ３によって外部に読出される。
赤外光はシリコン半導体層１５と絶縁膜２１とを透過し
てショットキ接合７に入射し、該ショットキ接合７にお
いて光電変換されて光信号として蓄積される。この光信
号はＣＯＤからなる垂直シフトレジスタ２と水平シフト
レジスタ３によって外部に読出される。
このように、本実施例によれば、赤外光に対し感度を有
するショットキ接合を光電変換部とした固体撮像素子上
の半導体層に可視光に対し感度を有するＰＮ接合とスイ
ッチングトランジスタとを形成するようにしたので、半
導体層のパン］ギヤエネルギの赤外光はショットキ接合
にて検出され、これにより可視光と赤外光との光信号を
別々に得ることかできる。またＰＮ接合から光信号を読
み出す機構は、固体撮像素子の基板に形成し、絶縁層上
の半導体層内には構造の簡単なＰＮ接合とスイッチング
トランジスタだけを形成するようにしたので、装置を容
易に構成できるという効果かある。
するショットキ接合を光電変換部とした固体撮像素子上
の半導体層に可視光に対し感度を有するＰＮ接合とスイ
ッチングトランジスタとを形成するようにしたので、半
導体層のパン］ギヤエネルギの赤外光はショットキ接合
にて検出され、これにより可視光と赤外光との光信号を
別々に得ることかできる。またＰＮ接合から光信号を読
み出す機構は、固体撮像素子の基板に形成し、絶縁層上
の半導体層内には構造の簡単なＰＮ接合とスイッチング
トランジスタだけを形成するようにしたので、装置を容
易に構成できるという効果かある。
なお、上記実施例では、ショットキ接合７からの光信号
の読出しがＣＣＤ方式によるものについで説明したが、
該信号の読出方式はＭＯ５Ｏ５方式等方式であっても良
い。また上部シリコン半導体層１５のＰＮ接合１６から
の光信号の読出し方式がＭＯＳ方式のものについて説明
したが、続出し方式はＣＰ Ｄ （Ｃｈａｒｇｅ Ｐｒ
ｉｍａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）方式。
の読出しがＣＣＤ方式によるものについで説明したが、
該信号の読出方式はＭＯ５Ｏ５方式等方式であっても良
い。また上部シリコン半導体層１５のＰＮ接合１６から
の光信号の読出し方式がＭＯＳ方式のものについて説明
したが、続出し方式はＣＰ Ｄ （Ｃｈａｒｇｅ Ｐｒ
ｉｍａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）方式。
ＲＡＮＳ方式等他の方式であっても良い。
また、上記実施例ではシリコン半導体層を用いて可視光
の光信号と赤外光の光信号とを別々に得るようにしたが
、該半導体層としては他の材料からなるものを用いるこ
ともできる。
の光信号と赤外光の光信号とを別々に得るようにしたが
、該半導体層としては他の材料からなるものを用いるこ
ともできる。
また、上記実施例では光電変換部が二次元的に配列され
たものについて説明したが、−次元的に配列されたもの
であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
たものについて説明したが、−次元的に配列されたもの
であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、本発明に係る固体撮像装置によれば、赤
外線に対し感度を有する第１の光電変換部上に絶縁膜を
介して可視光に対し感度を有する第２の光電変換部を設
けたので、赤外線から可視光にわたる広い領域の撮像が
可能であり、しかも赤外線の光信号と可視光の光信号と
が混ざって出力されるのを防止し、両者を別々に読出す
ことができる効果がある。
外線に対し感度を有する第１の光電変換部上に絶縁膜を
介して可視光に対し感度を有する第２の光電変換部を設
けたので、赤外線から可視光にわたる広い領域の撮像が
可能であり、しかも赤外線の光信号と可視光の光信号と
が混ざって出力されるのを防止し、両者を別々に読出す
ことができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による固体撮像装置の構成
図、第２図は第１図の■−■線における断面図、第３図
は従来の固体撮像装置の構成図、第４図は第３図の■−
■線における断面図である。 図において、ｌは赤外光検出部（第１の光電変換部）、
２．３は垂直シフトレジスタ、水平シフトレジスタ（第
１の読出し機構）、４はｌ−ランスファゲート、５は電
荷検出部、６はＰ形シリコン基板（半導体基板）、７は
ショットキ接合の金属側電極、８はガードリング、９は
ゲート電極、１０はｎ十領域、１１はＣＯＤのゲート電
極、１２はＣＣＤのｎ形埋め込みチャネル、１３は酸化
硅素膜、１５は半導体層、１６はＰＮ接合（第２の光電
変換部）、１７はスイッチングトランジスタ、１８．１
９は垂直走査回路、水平走査回路（第２の読出し機構）
、２０はＭＯＳ）ランジスタ、２１は絶縁膜、２２は単
結晶化Ｐ形半導体層、２３は多結晶半導体層または絶縁
膜、２４はｎ影領域、２５はゲート電極、２６はドレイ
ン、２７はＡβ配線、２８は保護膜である。
図、第２図は第１図の■−■線における断面図、第３図
は従来の固体撮像装置の構成図、第４図は第３図の■−
■線における断面図である。 図において、ｌは赤外光検出部（第１の光電変換部）、
２．３は垂直シフトレジスタ、水平シフトレジスタ（第
１の読出し機構）、４はｌ−ランスファゲート、５は電
荷検出部、６はＰ形シリコン基板（半導体基板）、７は
ショットキ接合の金属側電極、８はガードリング、９は
ゲート電極、１０はｎ十領域、１１はＣＯＤのゲート電
極、１２はＣＣＤのｎ形埋め込みチャネル、１３は酸化
硅素膜、１５は半導体層、１６はＰＮ接合（第２の光電
変換部）、１７はスイッチングトランジスタ、１８．１
９は垂直走査回路、水平走査回路（第２の読出し機構）
、２０はＭＯＳ）ランジスタ、２１は絶縁膜、２２は単
結晶化Ｐ形半導体層、２３は多結晶半導体層または絶縁
膜、２４はｎ影領域、２５はゲート電極、２６はドレイ
ン、２７はＡβ配線、２８は保護膜である。
Claims (3)
- （１）半導体基板上に一次元あるいは二次元的に配置さ
れ赤外光に対し感度を有する第１の光電変換部と該第１
の光電変換部からの電気信号を順次読出す第１の読出し
機構とを有する第１の撮像部と、該第１の撮像部上に絶
縁膜を介して形成された半導体層上に一次元または二次
元的に配置され可視光に対し感度を有する第２の光電変
換部と上記半導体基板または半導体層上に形成され該第
２の光電変換部からの信号を順次読出す第２の読出し機
構とを有する第２の撮像部とを備えたことを特徴とする
固体撮像装置。 - （２）上記第１の光電変換部が、上記半導体基板と金属
あるいは金属硅化物からなるショットキ接合であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置
。 - （３）上記第２の光電変換部が、上記半導体層内に形成
されたＰＮ接合であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068821A JPS61226955A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068821A JPS61226955A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61226955A true JPS61226955A (ja) | 1986-10-08 |
Family
ID=13384761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068821A Pending JPS61226955A (ja) | 1985-04-01 | 1985-04-01 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61226955A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02132332A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 赤外線検出器 |
| EP0486141A2 (en) * | 1990-11-14 | 1992-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A solid state imaging element |
| EP0605898A1 (en) * | 1993-01-01 | 1994-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device |
-
1985
- 1985-04-01 JP JP60068821A patent/JPS61226955A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02132332A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 赤外線検出器 |
| EP0486141A2 (en) * | 1990-11-14 | 1992-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A solid state imaging element |
| US5208841A (en) * | 1990-11-14 | 1993-05-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Solid state imaging element with bus breakage detector |
| EP0605898A1 (en) * | 1993-01-01 | 1994-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device |
| US5453611A (en) * | 1993-01-01 | 1995-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device with a plurality of photoelectric conversion elements on a common semiconductor chip |
| EP0809298A1 (en) * | 1993-01-01 | 1997-11-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device |
| US5801373A (en) * | 1993-01-01 | 1998-09-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device having a plurality of photoelectric conversion elements on a common substrate |
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