JPS6320384B2 - - Google Patents
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- JPS6320384B2 JPS6320384B2 JP55108491A JP10849180A JPS6320384B2 JP S6320384 B2 JPS6320384 B2 JP S6320384B2 JP 55108491 A JP55108491 A JP 55108491A JP 10849180 A JP10849180 A JP 10849180A JP S6320384 B2 JPS6320384 B2 JP S6320384B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
- H01L31/113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
- H01L31/1136—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor the device being a metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置、とくに光電変換素子を、
能動素子の形成された基板上の成長層内に形成し
た半導体装置に関するものである。
能動素子の形成された基板上の成長層内に形成し
た半導体装置に関するものである。
長波長の輻射に対して光電変換動作を行う素子
は通常狭い禁制帯幅を有する多元半導体を構成材
料として製作される。このような光電変換素子
（以下検知素子と言う）の出力信号を処理するた
めの回路を上記多元半導体の基板内に検知素子と
ともに集積化して形成することは困難であるの
で、上記信号処理回路は従来シリコン（Si）を基
板材料として製作され、このSi基板と検知素子と
をリード線またはセラミツク板の金属化層により
接続するか、または両者を対向させて金属バンプ
により導電的に接着する等の方法で接続を行なつ
ていた。しかしいずれの接続方法を採つてもその
製造工程は相当に煩雑であり、装置の小型化も困
難であつた。この点につき以下に若干詳細に説明
する。
は通常狭い禁制帯幅を有する多元半導体を構成材
料として製作される。このような光電変換素子
（以下検知素子と言う）の出力信号を処理するた
めの回路を上記多元半導体の基板内に検知素子と
ともに集積化して形成することは困難であるの
で、上記信号処理回路は従来シリコン（Si）を基
板材料として製作され、このSi基板と検知素子と
をリード線またはセラミツク板の金属化層により
接続するか、または両者を対向させて金属バンプ
により導電的に接着する等の方法で接続を行なつ
ていた。しかしいずれの接続方法を採つてもその
製造工程は相当に煩雑であり、装置の小型化も困
難であつた。この点につき以下に若干詳細に説明
する。
検知素子と信号処理回路とをリード線で接続し
た場合には、両者を載置支持する支持板としてか
なり大面積のものを必要とし、装置全体として薄
型ではあるが比較的大面積のものとなるし、また
リード線の取付けが面到である。検知素子とSi基
板とを対向させて固着した場合には小面積の装置
となるが、両者を一体化するに際し、バンプの形
成、両者の位置合わせ等の工程がかなり厄介であ
る。
た場合には、両者を載置支持する支持板としてか
なり大面積のものを必要とし、装置全体として薄
型ではあるが比較的大面積のものとなるし、また
リード線の取付けが面到である。検知素子とSi基
板とを対向させて固着した場合には小面積の装置
となるが、両者を一体化するに際し、バンプの形
成、両者の位置合わせ等の工程がかなり厄介であ
る。
本発明は前述の問題点を根本的に解決したもの
であつて、回路素子を形成した基板上に多元半導
体結晶を選択的に成長させて、この多元半導体成
長層を光電変換素子とした新規な半導体装置を提
供せんとするものである。
であつて、回路素子を形成した基板上に多元半導
体結晶を選択的に成長させて、この多元半導体成
長層を光電変換素子とした新規な半導体装置を提
供せんとするものである。
以下図面を用いて本発明に係る半導体装置の実
施例について詳細に説明する。
施例について詳細に説明する。
第１図は本発明に係る半導体装置の一実施例の
要部構造を断面図として示したもので、下側の基
板Ｓは本実施例ではｐ型のSiから成つていて、そ
の表層にはn+型の領域２および３が形成されて
いる。これら両領域はそれぞれSi酸化物をゲート
絶縁材料とする電界効果トランジスタ（以下
MOSTと略記する）１のソース領域およびドレ
イン領域となつており、両領域２，３の中間に多
結晶Siから成るゲート電極４が基板表面と絶縁さ
れて被着形成されている。MOST１の外周部の
基板表面上にある分厚いSi酸化物（SiO2）の被
膜５はフイールド酸化膜である。またゲート電極
４下のSiO2被膜６はゲート絶縁被膜である。
要部構造を断面図として示したもので、下側の基
板Ｓは本実施例ではｐ型のSiから成つていて、そ
の表層にはn+型の領域２および３が形成されて
いる。これら両領域はそれぞれSi酸化物をゲート
絶縁材料とする電界効果トランジスタ（以下
MOSTと略記する）１のソース領域およびドレ
イン領域となつており、両領域２，３の中間に多
結晶Siから成るゲート電極４が基板表面と絶縁さ
れて被着形成されている。MOST１の外周部の
基板表面上にある分厚いSi酸化物（SiO2）の被
膜５はフイールド酸化膜である。またゲート電極
４下のSiO2被膜６はゲート絶縁被膜である。
さらに本実施例においてはソース領域２上に水
銀−カドミウム−テルル（Hg1-xCdxTe）のエピ
タキシヤル成長層７が形成され、これが検知素子
として機能する。よつて上記エピタキシヤル成長
層７を以後検知素子と呼ぶことにする。検知素子
７の基体７ａはｎ型であつて、MOSTのn+型の
ソース領域２と非整流的に接触している。また検
知素子７の上面にはｐ型領域７ｂが形成されてお
り、この構造によつて検知素子７は光起電力型の
光電変換素子として働く。金属薄膜８は上記検知
素子７のｐ型領域７ｂと非整流的に接触する配線
であつて、フイールド酸化膜５の上部まで延長し
ているが、直接フイールド酸化膜５上に被着され
ているのではなく、その上に重ねられた硫化亜鉛
（ZnS）被膜９の上に載つている。該ZnS被膜９
は検知素子７に対する不純物導入時のマスクと、
反射防止被膜との両様の役割を有するものであ
る。なおｐ型領域７ｂを形成するために導入され
るアクセプタ不純物としては金（Au）、銀（Ag）
等が適当である。
銀−カドミウム−テルル（Hg1-xCdxTe）のエピ
タキシヤル成長層７が形成され、これが検知素子
として機能する。よつて上記エピタキシヤル成長
層７を以後検知素子と呼ぶことにする。検知素子
７の基体７ａはｎ型であつて、MOSTのn+型の
ソース領域２と非整流的に接触している。また検
知素子７の上面にはｐ型領域７ｂが形成されてお
り、この構造によつて検知素子７は光起電力型の
光電変換素子として働く。金属薄膜８は上記検知
素子７のｐ型領域７ｂと非整流的に接触する配線
であつて、フイールド酸化膜５の上部まで延長し
ているが、直接フイールド酸化膜５上に被着され
ているのではなく、その上に重ねられた硫化亜鉛
（ZnS）被膜９の上に載つている。該ZnS被膜９
は検知素子７に対する不純物導入時のマスクと、
反射防止被膜との両様の役割を有するものであ
る。なおｐ型領域７ｂを形成するために導入され
るアクセプタ不純物としては金（Au）、銀（Ag）
等が適当である。
MOST１のドレイン領域３に接触してフイー
ルド酸化膜５上に延長している金属薄膜１０は上
記ドレイン領域３の接続用配線であつて、アルミ
ニウム（Al）から成つている。なおエピタキシ
ヤル成長層の形成方法としては、液相エピタキシ
ヤル成長法によればよい。
ルド酸化膜５上に延長している金属薄膜１０は上
記ドレイン領域３の接続用配線であつて、アルミ
ニウム（Al）から成つている。なおエピタキシ
ヤル成長層の形成方法としては、液相エピタキシ
ヤル成長法によればよい。
上述した構造により、検知素子７内に輻射線照
射によつて発生したキヤリアはMOST１のソー
ス領域２に直接流入し、ドレイン領域３からAl
配線１０を通じて取り出される。
射によつて発生したキヤリアはMOST１のソー
ス領域２に直接流入し、ドレイン領域３からAl
配線１０を通じて取り出される。
つぎに、第１図に示した基本構造を集積化して
構成した２次元撮像装置の回路接続を第２図に示
した。本図の回路はMOSTおよび検知素子それ
ぞれ１個ずつで１画素を構成し、16画素をマトリ
クス状に配置して２次元撮像装置を構成した場合
の等価回路に該当し、可視光用撮像装置において
周知のものである。図においてQ1〜Q16は
MOST、D1〜D16は検知素子で、上記各個の
MOSTは第１図のMOST１に、同じく各個の検
知素子は第１図の検知素子７にそれぞれ相当する
が、便宜上別符号を使用した。本図の回路におい
ては同じ行のMOSTのゲート電極はそれぞれ並
列接続され、１行分ごとに垂直走査回路２１に接
続されている。また同じ列のMOSTのドレイン
領域はそれぞれ並列接続され、１列分ごとに別個
のMOST２０１，２０２，２０３，２０４を介
して水平走査回路２２に接続されている。上記
MOST２０１〜２０４は読出し用であつて、こ
れらのドレイン領域はすべて出力端子２３に接続
され、同じくゲート電極は各個別に水平走査回路
２２に接続されている。２４はMOST２０１〜
２０４に共通の負荷抵抗、２５は同じくドレイン
電源である。
構成した２次元撮像装置の回路接続を第２図に示
した。本図の回路はMOSTおよび検知素子それ
ぞれ１個ずつで１画素を構成し、16画素をマトリ
クス状に配置して２次元撮像装置を構成した場合
の等価回路に該当し、可視光用撮像装置において
周知のものである。図においてQ1〜Q16は
MOST、D1〜D16は検知素子で、上記各個の
MOSTは第１図のMOST１に、同じく各個の検
知素子は第１図の検知素子７にそれぞれ相当する
が、便宜上別符号を使用した。本図の回路におい
ては同じ行のMOSTのゲート電極はそれぞれ並
列接続され、１行分ごとに垂直走査回路２１に接
続されている。また同じ列のMOSTのドレイン
領域はそれぞれ並列接続され、１列分ごとに別個
のMOST２０１，２０２，２０３，２０４を介
して水平走査回路２２に接続されている。上記
MOST２０１〜２０４は読出し用であつて、こ
れらのドレイン領域はすべて出力端子２３に接続
され、同じくゲート電極は各個別に水平走査回路
２２に接続されている。２４はMOST２０１〜
２０４に共通の負荷抵抗、２５は同じくドレイン
電源である。
つぎに第３図は本発明の別の実施例を示したも
ので、本実施例は第１図におけるMOSTを電荷
結合装置（CCD）に置換したものに相当する。
本図において第１図と同等の部分には同一の符号
を付して示した。ソース領域２はCCDにおいて
は入力ダイオードとも呼ばれるものであるが、第
１図の場合と同一符号を付した。検知素子７から
該ソース領域２に注入された電荷は一旦一時蓄積
用電極３１下の空乏層内に蓄えられる。ソース領
域２から一時蓄積用電極３１下への電荷の通路を
開閉することが入力ゲート電極４ａの役割であつ
て、第１図の実施例におけるゲート電極４の役割
とは幾分異なつている。該入力ゲート電極４ａが
開（通過）状態となつている間に一時蓄積用電極
３１下の空乏層内に流入した電荷はその一部のみ
がCCDのチヤンネル内に入り、残余はCCDに入
らずに廃棄される。移転（Transfer）ゲート電
極３２は一時蓄積用電極３１からCCDへの電荷
通路の開閉をつかさどる電極である。
ので、本実施例は第１図におけるMOSTを電荷
結合装置（CCD）に置換したものに相当する。
本図において第１図と同等の部分には同一の符号
を付して示した。ソース領域２はCCDにおいて
は入力ダイオードとも呼ばれるものであるが、第
１図の場合と同一符号を付した。検知素子７から
該ソース領域２に注入された電荷は一旦一時蓄積
用電極３１下の空乏層内に蓄えられる。ソース領
域２から一時蓄積用電極３１下への電荷の通路を
開閉することが入力ゲート電極４ａの役割であつ
て、第１図の実施例におけるゲート電極４の役割
とは幾分異なつている。該入力ゲート電極４ａが
開（通過）状態となつている間に一時蓄積用電極
３１下の空乏層内に流入した電荷はその一部のみ
がCCDのチヤンネル内に入り、残余はCCDに入
らずに廃棄される。移転（Transfer）ゲート電
極３２は一時蓄積用電極３１からCCDへの電荷
通路の開閉をつかさどる電極である。
最右端の電極３３はCCDの最前段の転送電極
であつて、移転ゲート電極３２が開状態になつた
とき、一時蓄積電極３１下の電荷の内一部が移転
ゲート電極３２下を通過して転送電極３３下の空
乏層内に流入する。ちなみに３４は各電極をSi基
板Ｓから絶縁するためのSiO2被膜、３５は多結
晶Siから成るゲート電極４ａおよび３２の表面酸
化によつて生成したSiO2被膜で、上記各ゲート
電極を隣接する電極から絶縁するために形成され
たものである。
であつて、移転ゲート電極３２が開状態になつた
とき、一時蓄積電極３１下の電荷の内一部が移転
ゲート電極３２下を通過して転送電極３３下の空
乏層内に流入する。ちなみに３４は各電極をSi基
板Ｓから絶縁するためのSiO2被膜、３５は多結
晶Siから成るゲート電極４ａおよび３２の表面酸
化によつて生成したSiO2被膜で、上記各ゲート
電極を隣接する電極から絶縁するために形成され
たものである。
以上説明した実施例は本発明の可能な実現形態
の一部分にすぎず、本発明は他に種々の変形実施
が可能であつて、以下にその一部分を説明してお
く。
の一部分にすぎず、本発明は他に種々の変形実施
が可能であつて、以下にその一部分を説明してお
く。
Si基板に形成すべき能動素子はMOSTに限ら
ずバイポーラトランジスタまたはこれとMOST
との混成回路であつてもよい。検知素子の材料と
してはHg1-xCdxTeでなく、鉛カルコゲン系の３
元半導体（たとえばPb1-xSnｘTe）等を用いても
差支えない。またエピタキシヤル成長層の形成箇
所はMOSTのソース領域上に限らず、たとえば
高比抵抗の基板部位上に上記成長層を形成して基
板を絶縁性支持板の代用としてもよい。
ずバイポーラトランジスタまたはこれとMOST
との混成回路であつてもよい。検知素子の材料と
してはHg1-xCdxTeでなく、鉛カルコゲン系の３
元半導体（たとえばPb1-xSnｘTe）等を用いても
差支えない。またエピタキシヤル成長層の形成箇
所はMOSTのソース領域上に限らず、たとえば
高比抵抗の基板部位上に上記成長層を形成して基
板を絶縁性支持板の代用としてもよい。
本発明に係る半導体装置は回路素子を形成した
基板上に直接検知素子が被着されているため小型
でコンパクトな構成となり、かつバンプ形成、リ
ート線取付け等の面倒な工程がないため製造容易
であるのみならず信頼性が高いというような数多
の利点を有する。ゆえに多数の検知素子を使用す
る撮像装置や高度の信号処理を必要とする天体観
測装置の信号発生部等に適用してきわめて有利で
ある。
基板上に直接検知素子が被着されているため小型
でコンパクトな構成となり、かつバンプ形成、リ
ート線取付け等の面倒な工程がないため製造容易
であるのみならず信頼性が高いというような数多
の利点を有する。ゆえに多数の検知素子を使用す
る撮像装置や高度の信号処理を必要とする天体観
測装置の信号発生部等に適用してきわめて有利で
ある。
第１図は本発明に係る半導体装置の一実施例の
要部構造を示す断面図、第２図はその等価回路
図、第３図は本発明の別の一実施例の要部構造を
示す断面図である。 Ｓ：Si基板、１：MOST、２：ソース領域、
３：ドレイン領域、４：ゲート電極、５：フイー
ルド酸化膜、６：ゲート絶縁被膜、７：検知素
子、８：検知素子の配線、９：ZnS被膜、１０：
ドレイン領域の配線、３１：一時蓄積用電極、３
２：移転ゲート電極、３３：CCDの転送電極、
３４，３５：SiO2被膜。
要部構造を示す断面図、第２図はその等価回路
図、第３図は本発明の別の一実施例の要部構造を
示す断面図である。 Ｓ：Si基板、１：MOST、２：ソース領域、
３：ドレイン領域、４：ゲート電極、５：フイー
ルド酸化膜、６：ゲート絶縁被膜、７：検知素
子、８：検知素子の配線、９：ZnS被膜、１０：
ドレイン領域の配線、３１：一時蓄積用電極、３
２：移転ゲート電極、３３：CCDの転送電極、
３４，３５：SiO2被膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板Ｓ上に形成した回路素子の能動領
域２と、検知素子７を電気的に接続し、該検知素
子の電気的出力を前記回路素子に入力するように
した半導体装置において、 前記検知素子７は前記回路素子の能動領域２上
にエピタキシヤル成長された多元半導体からなる
ｐ−ｎ接合７ａ，７ｂで構成されるとともに、 該ｐ−ｎ接合の前記能動領域と接する基体７ａ
が前記能動領域２と同一導電型であることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10849180A JPS5732683A (en) | 1980-08-06 | 1980-08-06 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10849180A JPS5732683A (en) | 1980-08-06 | 1980-08-06 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5732683A JPS5732683A (en) | 1982-02-22 |
| JPS6320384B2 true JPS6320384B2 (ja) | 1988-04-27 |
Family
ID=14486111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10849180A Granted JPS5732683A (en) | 1980-08-06 | 1980-08-06 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5732683A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147568A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 赤外線イメ−ジセンサ |
| JPH05267695A (ja) * | 1991-11-06 | 1993-10-15 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線撮像装置 |
| TWI557887B (zh) | 2010-03-19 | 2016-11-11 | 量宏科技股份有限公司 | 影像感測器及用來讀取影像感測器之方法 |
| JP5838704B2 (ja) * | 2011-10-10 | 2016-01-06 | 株式会社デンソー | 撮像素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519591A (ja) * | 1974-07-13 | 1976-01-26 | Fujitsu Ltd | |
| JPS528788A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-22 | Nec Corp | Charge transfer exposer |
| JPS5493958A (en) * | 1978-01-06 | 1979-07-25 | Takashi Katouda | Method of forming semiconductor hetero junction |
-
1980
- 1980-08-06 JP JP10849180A patent/JPS5732683A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS519591A (ja) * | 1974-07-13 | 1976-01-26 | Fujitsu Ltd | |
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| JPS5493958A (en) * | 1978-01-06 | 1979-07-25 | Takashi Katouda | Method of forming semiconductor hetero junction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5732683A (en) | 1982-02-22 |
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