JPS63281459A - 赤外線固体撮像装置 - Google Patents
赤外線固体撮像装置Info
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- JPS63281459A JPS63281459A JP62116176A JP11617687A JPS63281459A JP S63281459 A JPS63281459 A JP S63281459A JP 62116176 A JP62116176 A JP 62116176A JP 11617687 A JP11617687 A JP 11617687A JP S63281459 A JPS63281459 A JP S63281459A
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Classifications
-
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- 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
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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〕
本発明は、ショットキー型光検出部を有する固体撮像装
置に関するものである。
置に関するものである。
従来、この種の装置は、第２図に示す様な断面構造を有
している。第２図において、（１）はＰ型シリコン基板
であり、このＰ型シリコン基板（１）には、特に赤外線
に感度を有する光検出部（１０１）と電荷転送部（１０
２）とがそれぞれ形成されている。光検出部（１０１）
は、Ｐ型シリコン基板（１）の表面に、例えば白金（Ｐ
Ｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ ｒ）また
はこれらのシリサイド（５）を接触させてショットキー
障壁を形成したシジットキーダイオードで構成されてい
る。また、電荷転送部（１０２）は、Ｐ型シリコン基板
（１）とこの表面にイオン注入又は拡散により形成した
ｎ−型埋込層（３）を有する埋込型ＣＣＤとして構成さ
れている。（４）は、赤外線（Ｌ）の強度に対応した信
号となる電子が蓄積されるｎ′″型領域、また（１２）
は、電圧パルスの印加によりｎ゛型領領域４）内に蓄積
された電子をｎ−型埋込層（３）へ移動させる転送ゲー
トである。この電子による信号は、電荷転送電極（１３
）へ電圧パルスを印加する事により、ＣＣＤの垂直方向
、すなわち第２図では断面に垂直な方向に順次転送され
て読み出される。
している。第２図において、（１）はＰ型シリコン基板
であり、このＰ型シリコン基板（１）には、特に赤外線
に感度を有する光検出部（１０１）と電荷転送部（１０
２）とがそれぞれ形成されている。光検出部（１０１）
は、Ｐ型シリコン基板（１）の表面に、例えば白金（Ｐ
Ｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ ｒ）また
はこれらのシリサイド（５）を接触させてショットキー
障壁を形成したシジットキーダイオードで構成されてい
る。また、電荷転送部（１０２）は、Ｐ型シリコン基板
（１）とこの表面にイオン注入又は拡散により形成した
ｎ−型埋込層（３）を有する埋込型ＣＣＤとして構成さ
れている。（４）は、赤外線（Ｌ）の強度に対応した信
号となる電子が蓄積されるｎ′″型領域、また（１２）
は、電圧パルスの印加によりｎ゛型領領域４）内に蓄積
された電子をｎ−型埋込層（３）へ移動させる転送ゲー
トである。この電子による信号は、電荷転送電極（１３
）へ電圧パルスを印加する事により、ＣＣＤの垂直方向
、すなわち第２図では断面に垂直な方向に順次転送され
て読み出される。
なお、（１１）は絶縁膜、（２）はＰ型チャネルトップ
、（６）はｎ型ガードリングである。
、（６）はｎ型ガードリングである。
しかしながら、このような従来のショットキー型光検出
部を有する固体撮像装置にあっては、白金（Ｐｔ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ ｒ）またはこれら
のシリサイドとＰ型シリコン基板との接触により得られ
るショクＩ・キー障壁のエネルギーは、せいぜい０．２
ｅ Ｖである為、赤外線検知の為のカットオフ波長が
６μｍ程度となり、これより長波長の赤外線に感度をも
つことができないという問題点があった。
部を有する固体撮像装置にあっては、白金（Ｐｔ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ ｒ）またはこれら
のシリサイドとＰ型シリコン基板との接触により得られ
るショクＩ・キー障壁のエネルギーは、せいぜい０．２
ｅ Ｖである為、赤外線検知の為のカットオフ波長が
６μｍ程度となり、これより長波長の赤外線に感度をも
つことができないという問題点があった。
一方、近年、リモートセンシングや気象衛星の観測用装
置にあっては、８〜１４μｍの波長に感度を有する赤外
線用固体撮像装置の開発が要請されており、この目的の
ために、８〜１４μｍの波長に感度を有する赤外線検知
素子、例えば水銀カドミウムテルルＮ（ｇｃｄＴｃ）を
、電荷転送素子としてのシリコンとインジウム（Ｉ ｎ
）のような金属で結合して、該赤外線検知素子からの信
号電荷をインジウム（Ｉｎ）を介して電荷転送素子とし
てのシリコンの電荷蓄積部へ注入するハイプリント型の
赤外線固体撮像装置が提案されているが、これは赤外線
検知素子とシリコン電荷転送素子の結合不良がおきやす
く、又、インジウム（Ｉｎ）ハンプの結合面積が小さく
出来ない等の問題点を抱えており、高密度、多画素の固
体撮像装置を作るのが難しいという問題点があった。
置にあっては、８〜１４μｍの波長に感度を有する赤外
線用固体撮像装置の開発が要請されており、この目的の
ために、８〜１４μｍの波長に感度を有する赤外線検知
素子、例えば水銀カドミウムテルルＮ（ｇｃｄＴｃ）を
、電荷転送素子としてのシリコンとインジウム（Ｉ ｎ
）のような金属で結合して、該赤外線検知素子からの信
号電荷をインジウム（Ｉｎ）を介して電荷転送素子とし
てのシリコンの電荷蓄積部へ注入するハイプリント型の
赤外線固体撮像装置が提案されているが、これは赤外線
検知素子とシリコン電荷転送素子の結合不良がおきやす
く、又、インジウム（Ｉｎ）ハンプの結合面積が小さく
出来ない等の問題点を抱えており、高密度、多画素の固
体撮像装置を作るのが難しいという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、Ｆ３μｍ以上の波長の赤外線に感度を有し
、且つ高密度、大画素化が可能な新規の固体撮像装置を
提供することを目的としている。
のであって、Ｆ３μｍ以上の波長の赤外線に感度を有し
、且つ高密度、大画素化が可能な新規の固体撮像装置を
提供することを目的としている。
」二記目的を達成する為に、本発明では、第１の半導体
裁板上に該半導体基板と異なる第２の半導体を結晶成長
させ、該第２の半導体上にジョンｌ”キー接合を有する
赤外線検出部を設け、第１の半導体基板に電荷転送部を
設けた固体撮像装置構成とし、た。
裁板上に該半導体基板と異なる第２の半導体を結晶成長
させ、該第２の半導体上にジョンｌ”キー接合を有する
赤外線検出部を設け、第１の半導体基板に電荷転送部を
設けた固体撮像装置構成とし、た。
本発明に於いては、ジョンＩ・キー接合に用いる半導体
を従来のシリコンとは異なる半導体を用いたため、ショ
ットキー障壁のエネルギーを低下せさせる事が出来る。
を従来のシリコンとは異なる半導体を用いたため、ショ
ットキー障壁のエネルギーを低下せさせる事が出来る。
また該半導体をシリコンの上に結晶成長させた事により
、赤外線検知部と電荷転送部の一体化が可能となる。従
って、本発明によれば、従来より、波長の長い赤外線（
例えば８μｍ以上）に対して感度を有し、高密度且つ多
くの画素数を有する固体撮像装置が可能となる。
、赤外線検知部と電荷転送部の一体化が可能となる。従
って、本発明によれば、従来より、波長の長い赤外線（
例えば８μｍ以上）に対して感度を有し、高密度且つ多
くの画素数を有する固体撮像装置が可能となる。
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。なお
、従来例と同一構成部分については、同一符号を付して
、その説明を省略する。
、従来例と同一構成部分については、同一符号を付して
、その説明を省略する。
まず、構成を説明すると、（７）はＰ型ゲルマウニム（
Ｇｅ）結晶層であり、（１）のＰ型シリコン基板（半導
体基板）に例えばＭＢＥやＭＯＣＶＤによりエピタキシ
ャル成長させる事により形成されている。（８）は、Ｐ
型ゲルマニウム（７）とショットキー接合を形成する金
属であり、例えば、ニッケル（Ｎ ｉ ） 、銀（Ａｇ
）、金（ＡＵ）及びこれらの金属とゲルマニウムの合金
化物である。ここで、Ｐ型ゲルマニウム（７）と上記の
金属（８）を接触させて形成したショクＩ・キー障壁の
エネルギー４ｍｓは、０．１ ｅ ｖ程度、或いは、０
．１ ｅ ｖ以下となる。このエネルギーを光の波長に
換算すると、１２μｍ程度或いは１２μｍより長い波長
となる。
Ｇｅ）結晶層であり、（１）のＰ型シリコン基板（半導
体基板）に例えばＭＢＥやＭＯＣＶＤによりエピタキシ
ャル成長させる事により形成されている。（８）は、Ｐ
型ゲルマニウム（７）とショットキー接合を形成する金
属であり、例えば、ニッケル（Ｎ ｉ ） 、銀（Ａｇ
）、金（ＡＵ）及びこれらの金属とゲルマニウムの合金
化物である。ここで、Ｐ型ゲルマニウム（７）と上記の
金属（８）を接触させて形成したショクＩ・キー障壁の
エネルギー４ｍｓは、０．１ ｅ ｖ程度、或いは、０
．１ ｅ ｖ以下となる。このエネルギーを光の波長に
換算すると、１２μｍ程度或いは１２μｍより長い波長
となる。
従って、例えばショットキー障壁エネルギー４ｍｓが０
．１ ｅ ｖであれば、１２μｍ以下の波長の赤外線入
射により、金属（８）で発生した正孔が、Ｐ型ゲルマウ
ニム（７）ヘショットキー障壁を越えて移動する事が出
来るので、信号としてこれを検出する事が可能となる。
．１ ｅ ｖであれば、１２μｍ以下の波長の赤外線入
射により、金属（８）で発生した正孔が、Ｐ型ゲルマウ
ニム（７）ヘショットキー障壁を越えて移動する事が出
来るので、信号としてこれを検出する事が可能となる。
次に作用を説明する。
赤外線（Ｌ ’）は赤外線検出部（１０１）で受光され
、Ｐ型シリコン基板（１）及びＰ型ゲルマニウム（７）
を透過して、金属層（８）で吸収される。これにより金
属層（８）内には電子−正孔対が生成される。ここでシ
ョットキー障壁エネルギー４ｍｓが０．１． ｅ ｖ程
度であるなら、１２μｍ以下の波長の赤外線であれば、
発生した電子−正乱射のエネルギーは、ショットキー障
壁エネルギー４ｍｓ以上となるので、正孔は障壁を越え
てＰ型ゲルマニウム（７）へと移動する事が出来る。
、Ｐ型シリコン基板（１）及びＰ型ゲルマニウム（７）
を透過して、金属層（８）で吸収される。これにより金
属層（８）内には電子−正孔対が生成される。ここでシ
ョットキー障壁エネルギー４ｍｓが０．１． ｅ ｖ程
度であるなら、１２μｍ以下の波長の赤外線であれば、
発生した電子−正乱射のエネルギーは、ショットキー障
壁エネルギー４ｍｓ以上となるので、正孔は障壁を越え
てＰ型ゲルマニウム（７）へと移動する事が出来る。
その結果、金属層（８）内には電子が残り、この電子は
配線金属（１４）を介してシリコン基板１内に設けたｎ
゛型領領域４蓄積されて、赤外線強度に対応した信号と
なる。ｎ＋型領領域４）内に蓄積された電子は転送ゲー
ト（１２）に正の電圧パルスを印加する事により、電荷
転送部（１０２）のｎ−型埋込層（３）に移送される。
配線金属（１４）を介してシリコン基板１内に設けたｎ
゛型領領域４蓄積されて、赤外線強度に対応した信号と
なる。ｎ＋型領領域４）内に蓄積された電子は転送ゲー
ト（１２）に正の電圧パルスを印加する事により、電荷
転送部（１０２）のｎ−型埋込層（３）に移送される。
そして、この電子による信号を順次電荷転送電極（１３
）を介して読出すことにより、赤外線画像を得ることが
出来る。なお、ゲルマニウム（７）とショットキー障壁
を作る金属層としてニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金
（Ａｕ）を用いて説明したが、これに限定されるもので
はなく、ショットキー障壁エネルギー４ｍｓを小さくで
きるものであれば、白金（Ｐｔ）、バラジムウ（Ｐｄ）
、イリジウム（Ｉ ｒ）及びこれ等とゲルマニウムの合
金化物を用いても良い。
）を介して読出すことにより、赤外線画像を得ることが
出来る。なお、ゲルマニウム（７）とショットキー障壁
を作る金属層としてニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金
（Ａｕ）を用いて説明したが、これに限定されるもので
はなく、ショットキー障壁エネルギー４ｍｓを小さくで
きるものであれば、白金（Ｐｔ）、バラジムウ（Ｐｄ）
、イリジウム（Ｉ ｒ）及びこれ等とゲルマニウムの合
金化物を用いても良い。
又、電荷転送部（１０２）としてＢＣＣＤを例にとって
説明したが、これに限らず、５ＣＣＤやＢＢＤ等の他の
電荷転送部を用いても良い。
説明したが、これに限らず、５ＣＣＤやＢＢＤ等の他の
電荷転送部を用いても良い。
〔発明の効果］
以上のように本発明によれば、Ｐ型ゲルマニウムにニッ
ケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）或いはこれ等の
金属とゲルマニウム合金化物を接触させてショットキー
障壁を形成するようにした為、ショットキー障壁エネル
ギーを低下させることが出来るので、従来より長い波長
の赤外線を検出できると同時に、Ｐ型ゲ′ルマニウムは
、シリコン基板にエピタキシャル成長により形成されて
おり、ゲルマニウムショットキー型赤外検知素子とシリ
コン電荷転送素子の良好な一体化が可能である為、従来
のハイブリッド型固体撮像装置に比して、結合不良等が
起きにくく、高密度、多画素の固体撮像装置を提供出来
る。又、従来の水銀カドミウムテルル（Ｈｇ Ｃｄ Ｔ
ｅ ）等の赤外線検出素子では、良好な結晶が必要で
あり、又、良好な結晶を製作するのが困難であるが、本
発明では、赤外線検知部とゲルマニウム（Ｇｅ）の表面
層のみを利用している事により、シリコン（Ｓｔ）との
界面及びゲルマニウム（Ｇｅ）バルク層の結晶性が悪く
ても、ショットキー障壁と接する表面層のみにゲルマニ
ウム（Ｇｅ）の良好な結晶が出来ていれば良いという利
点がある。更に、ゲルマニウム（Ｇｅ）は単体の結晶で
ある為、２元、３元化合物半導体結晶の赤外線検出素子
に比して、ストイキオメトリ−の制御が不要である為、
シリコンにエピタキシャル成長する場合に結晶成長が容
易であるという利点がある。
ケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）或いはこれ等の
金属とゲルマニウム合金化物を接触させてショットキー
障壁を形成するようにした為、ショットキー障壁エネル
ギーを低下させることが出来るので、従来より長い波長
の赤外線を検出できると同時に、Ｐ型ゲ′ルマニウムは
、シリコン基板にエピタキシャル成長により形成されて
おり、ゲルマニウムショットキー型赤外検知素子とシリ
コン電荷転送素子の良好な一体化が可能である為、従来
のハイブリッド型固体撮像装置に比して、結合不良等が
起きにくく、高密度、多画素の固体撮像装置を提供出来
る。又、従来の水銀カドミウムテルル（Ｈｇ Ｃｄ Ｔ
ｅ ）等の赤外線検出素子では、良好な結晶が必要で
あり、又、良好な結晶を製作するのが困難であるが、本
発明では、赤外線検知部とゲルマニウム（Ｇｅ）の表面
層のみを利用している事により、シリコン（Ｓｔ）との
界面及びゲルマニウム（Ｇｅ）バルク層の結晶性が悪く
ても、ショットキー障壁と接する表面層のみにゲルマニ
ウム（Ｇｅ）の良好な結晶が出来ていれば良いという利
点がある。更に、ゲルマニウム（Ｇｅ）は単体の結晶で
ある為、２元、３元化合物半導体結晶の赤外線検出素子
に比して、ストイキオメトリ−の制御が不要である為、
シリコンにエピタキシャル成長する場合に結晶成長が容
易であるという利点がある。
又、ショットキー型赤外線検出素子は、他の半導体赤外
線検出素子に比して、感度の均一性が良い事より、多画
素の固体撮像装置に適しているとう利点もある。
線検出素子に比して、感度の均一性が良い事より、多画
素の固体撮像装置に適しているとう利点もある。
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従
来例を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・Ｐ型シリコン基板 ２・・・Ｐ’型チャネルストップ ３・・・ｎ−埋込層 ４・・・ｎ１電荷蓄積層 ５・・・白金シリサイド層 ６・・・ｎ型ガードリング ７・・・Ｐ型ゲルマニウム層 ８・・・ショットキー金属層 １１・・・絶縁膜 １２・・・転送ゲート １３・・・電荷転送電極 １４・・・配線金属 １０１・・・赤外線検出部 １０２・・・電荷転送部 Ｌ・・・赤外線
来例を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・Ｐ型シリコン基板 ２・・・Ｐ’型チャネルストップ ３・・・ｎ−埋込層 ４・・・ｎ１電荷蓄積層 ５・・・白金シリサイド層 ６・・・ｎ型ガードリング ７・・・Ｐ型ゲルマニウム層 ８・・・ショットキー金属層 １１・・・絶縁膜 １２・・・転送ゲート １３・・・電荷転送電極 １４・・・配線金属 １０１・・・赤外線検出部 １０２・・・電荷転送部 Ｌ・・・赤外線
Claims (1)
- 受光部としてショットキー接合を用いた撮像装置にお
いて、第１の半導体基板上に該半導体基板と異なる第２
の半導体を結晶成長させ、第１の半導体基板に電荷転送
部を設け、第２の半導体にショットキー接合による受光
部を設けて両者を一体化した事を特徴とする固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62116176A JP2754382B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 赤外線固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP62116176A JP2754382B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 赤外線固体撮像装置 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS63281459A true JPS63281459A (ja) | 1988-11-17 |
| JP2754382B2 JP2754382B2 (ja) | 1998-05-20 |
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ID=14680675
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62116176A Expired - Fee Related JP2754382B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 赤外線固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2754382B2 (ja) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS60233855A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-11-20 | インタ−ナシヨナル・スタンダ−ド・エレクトリツク・コ−ポレイシヨン | 半導体装置 |
| JPS6222474A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-30 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像素子 |
| JPS6364363A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像装置 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP62116176A patent/JP2754382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60233855A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-11-20 | インタ−ナシヨナル・スタンダ−ド・エレクトリツク・コ−ポレイシヨン | 半導体装置 |
| JPS6222474A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-30 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像素子 |
| JPS6364363A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2754382B2 (ja) | 1998-05-20 |
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