JPH02296368A - 赤外固体撮像装置 - Google Patents
赤外固体撮像装置Info
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- JPH02296368A JPH02296368A JP1117914A JP11791489A JPH02296368A JP H02296368 A JPH02296368 A JP H02296368A JP 1117914 A JP1117914 A JP 1117914A JP 11791489 A JP11791489 A JP 11791489A JP H02296368 A JPH02296368 A JP H02296368A
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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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
光検出器とした赤外固定撮像装置に関する。
［従来の技術］
近年、シリコンショットキバリヤダイオードを光検出器
とした赤外固定撮像装置には、十分実用に耐えつる解像
力を有するものが開発されている。第３図はショットキ
バリヤダイオードを光検出器とした従来の赤外固体撮像
装置の光検出器部の配置を示す平面図、第４図は第３図
のＩＶ −ＩＶ線における断面図である。
とした赤外固定撮像装置には、十分実用に耐えつる解像
力を有するものが開発されている。第３図はショットキ
バリヤダイオードを光検出器とした従来の赤外固体撮像
装置の光検出器部の配置を示す平面図、第４図は第３図
のＩＶ −ＩＶ線における断面図である。
以下、垂直方向の電荷転送手段が電荷掃き寄せ方式（Ｃ
Ｓ Ｄ ： Ｃｈａｒｇｅ Ｓｗｅｅｐ Ｄａｖｉｃａ
）である固体撮像装置の場合について説明する。
Ｓ Ｄ ： Ｃｈａｒｇｅ Ｓｗｅｅｐ Ｄａｖｉｃａ
）である固体撮像装置の場合について説明する。
このＣ３Ｄ方式の赤外固体撮像装置については、ｌ５Ｓ
ＣＣ（インターナショナル ソリッドステート サーキ
ット コンファレンス） １９８７年ＤＩＧＥＳＴ Ｏ
Ｆ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ５２月号１１０頁
に詳しく開示されている。
ＣＣ（インターナショナル ソリッドステート サーキ
ット コンファレンス） １９８７年ＤＩＧＥＳＴ Ｏ
Ｆ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲ５２月号１１０頁
に詳しく開示されている。
第３図および第４図において、（１）はＰ形シリコン基
板、（２）は基板（１）の上に白金硅化物等の金属硅化
物や金属を蒸着して形成したショットキバリヤダイオー
ド光検出器の金属側電極、（３）は金属側電極（２）の
周囲に形成されたｎ形のガートリング、（４）は素子の
分離と絶縁のために設りられた酸化硅素膜、（５）はリ
ンガラス等の絶縁膜、（６）はトランスファ ゲートで
、光検出器の金属側電極（２）に蓄積された光信号電荷
を、ｎ形埋め込みチャンネルで形成される垂直転送チャ
ンネル（７）に言売み出すためのケートである。（８）
、 （！ｌ）は、転送電極で、それぞれ第１層のポ
リシリコンと第２層のポリシリコンで形成された信号電
荷を垂直方向へ転送するための電極である。（１０）、
（１１）は走査線で、第１層のＡｆｌ膜で形成されて
それぞれ転送電極（ＩＩ） 、 （９）に電気的に接
続されており、転送電極（８） 、 （９）にパルス
を印加する。（１２）は反射膜で、金属側電極（２）ノ
上ニＳｉＯ，５ｉ０２ ＳｉｘＮｙ等の層間絶縁膜（１
３）をはさんで形成された第２層のＡ ｊ２ ｌ１Ｍで
ある。
板、（２）は基板（１）の上に白金硅化物等の金属硅化
物や金属を蒸着して形成したショットキバリヤダイオー
ド光検出器の金属側電極、（３）は金属側電極（２）の
周囲に形成されたｎ形のガートリング、（４）は素子の
分離と絶縁のために設りられた酸化硅素膜、（５）はリ
ンガラス等の絶縁膜、（６）はトランスファ ゲートで
、光検出器の金属側電極（２）に蓄積された光信号電荷
を、ｎ形埋め込みチャンネルで形成される垂直転送チャ
ンネル（７）に言売み出すためのケートである。（８）
、 （！ｌ）は、転送電極で、それぞれ第１層のポ
リシリコンと第２層のポリシリコンで形成された信号電
荷を垂直方向へ転送するための電極である。（１０）、
（１１）は走査線で、第１層のＡｆｌ膜で形成されて
それぞれ転送電極（ＩＩ） 、 （９）に電気的に接
続されており、転送電極（８） 、 （９）にパルス
を印加する。（１２）は反射膜で、金属側電極（２）ノ
上ニＳｉＯ，５ｉ０２ ＳｉｘＮｙ等の層間絶縁膜（１
３）をはさんで形成された第２層のＡ ｊ２ ｌ１Ｍで
ある。
次に動作について説明する。赤外光は基板（１）の裏面
側より入射してショットキバリヤダイオードの金属側電
極（２）内に、電子・正孔対を形成させる。その時、入
射した赤外光のエネルギーか、ショットキバリヤダイオ
ードのバリヤ高より高い場合にはバリヤをこえる正孔が
生成され、電子が金属側電極（２）とガードリング（３
）に信号電荷として蓄積される。次に、走査線（１０）
にパルスが印加されると、信号電荷はトランスファーゲ
ート（６）を介して垂直転送チャンネル（ア）へ転送さ
れる。次に、（１０）、 （１１）に垂直転送パルス
が印加されると、信号電荷は垂直方向（図では下向ぎ）
に転送されて水平ＣＯＤまで転送され、さらに水平ＣＣ
Ｄ内を転送されて外部へ読み出される。反射ｌｌ＠（１
２）は、基板（１）の裏面より入射した赤外光のうち、
金属側電極（２）で吸収されなかった光を反射して再び
金属側電極（２）に人絹させることにより感度を向上さ
せるために設けられたものである。
側より入射してショットキバリヤダイオードの金属側電
極（２）内に、電子・正孔対を形成させる。その時、入
射した赤外光のエネルギーか、ショットキバリヤダイオ
ードのバリヤ高より高い場合にはバリヤをこえる正孔が
生成され、電子が金属側電極（２）とガードリング（３
）に信号電荷として蓄積される。次に、走査線（１０）
にパルスが印加されると、信号電荷はトランスファーゲ
ート（６）を介して垂直転送チャンネル（ア）へ転送さ
れる。次に、（１０）、 （１１）に垂直転送パルス
が印加されると、信号電荷は垂直方向（図では下向ぎ）
に転送されて水平ＣＯＤまで転送され、さらに水平ＣＣ
Ｄ内を転送されて外部へ読み出される。反射ｌｌ＠（１
２）は、基板（１）の裏面より入射した赤外光のうち、
金属側電極（２）で吸収されなかった光を反射して再び
金属側電極（２）に人絹させることにより感度を向上さ
せるために設けられたものである。
ＣＣＤ方式では、１個の光検出器の信号電荷を１木の垂
直転送チャンネルに送り、垂直転送チャンネル全体に広
がった信号電荷を掃き寄せて水平ＣＣＤへ転送する。そ
のため垂直転送チャンネルの電荷転送能力は非常に大き
く、例えば転送チャンネルの幅を２μｍで設計したとし
ても、通常の大きさの光検出器では、光検出器の金属側
電極（２）とガードリング（３）に蓄積できる信号電荷
量に比べ垂直転送チャンネルの電荷転送量の方がはるか
に大きい。そのため光検出器の容量を増大させて蓄積で
きる信号電荷量を犬ぎくすればより強い赤外光が入射し
ても飽、和せずに検出することができるようになる。
直転送チャンネルに送り、垂直転送チャンネル全体に広
がった信号電荷を掃き寄せて水平ＣＣＤへ転送する。そ
のため垂直転送チャンネルの電荷転送能力は非常に大き
く、例えば転送チャンネルの幅を２μｍで設計したとし
ても、通常の大きさの光検出器では、光検出器の金属側
電極（２）とガードリング（３）に蓄積できる信号電荷
量に比べ垂直転送チャンネルの電荷転送量の方がはるか
に大きい。そのため光検出器の容量を増大させて蓄積で
きる信号電荷量を犬ぎくすればより強い赤外光が入射し
ても飽、和せずに検出することができるようになる。
光検出器の容量を増大する一つの方法として反射膜（１
２）に電圧を印加できるようにして反射膜（１２）と金
属電極（２）の間の容量を使う方法が可ｆｊ目である。
２）に電圧を印加できるようにして反射膜（１２）と金
属電極（２）の間の容量を使う方法が可ｆｊ目である。
［発明が解決しようとする課題］
従来の赤外固体撮像装置は以上のように構成されている
ので、光検出器の容量を増大するためには反射膜（１２
）と金属側電極（２）間の容量を利用しなければならな
い。ところか層間絶縁膜（１３）の膜厚は、光学的な要
求から入射する赤外光の波長に対する最適値かあり、膜
厚を薄くして容量を大きくすることができない。
ので、光検出器の容量を増大するためには反射膜（１２
）と金属側電極（２）間の容量を利用しなければならな
い。ところか層間絶縁膜（１３）の膜厚は、光学的な要
求から入射する赤外光の波長に対する最適値かあり、膜
厚を薄くして容量を大きくすることができない。
また、反射膜（１２）と走査線（１，０）、 （１１
）との間の容量も増加するので、走査線（１０）、
（１１，）に印加するパルス波形がなまったり、充放電
電流が増えて消費電力が大きくなるなどの問題点があっ
た。
）との間の容量も増加するので、走査線（１０）、
（１１，）に印加するパルス波形がなまったり、充放電
電流が増えて消費電力が大きくなるなどの問題点があっ
た。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、走査線の配線容量を増大させることなく光検
出器の容量を犬キ＜シた赤外固体撮像装置を得ることを
目的とする。
たもので、走査線の配線容量を増大させることなく光検
出器の容量を犬キ＜シた赤外固体撮像装置を得ることを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る赤外固体撮像装置は、個々の光検出器の
上に分離した反射膜が形成されているとともに、この反
射膜と光検出器の金属側電極の間の層間絶縁膜の一部設
けられた穴を通して反射膜と金属側電極とが電気的に接
続されており、さらにこの反射膜の上に絶縁膜をはさん
で電圧が印される電極か形成されている点を特徴とする
ものである。
上に分離した反射膜が形成されているとともに、この反
射膜と光検出器の金属側電極の間の層間絶縁膜の一部設
けられた穴を通して反射膜と金属側電極とが電気的に接
続されており、さらにこの反射膜の上に絶縁膜をはさん
で電圧が印される電極か形成されている点を特徴とする
ものである。
［作用コ
この発明における反射膜は、光検出器で吸収されなかっ
た赤外光を反射して感度を向上する働きだけでなく、光
検出器の金属側電極と電気的に接続されているので、反
射膜と反射膜の上に形成された電極との間の容量により
光検出器の蓄積容量が増大する。
た赤外光を反射して感度を向上する働きだけでなく、光
検出器の金属側電極と電気的に接続されているので、反
射膜と反射膜の上に形成された電極との間の容量により
光検出器の蓄積容量が増大する。
［発明の実施例］
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例による赤外固体撮像装置の
光検出器の配置を示す図、第２図は第１図ＩＩ−ＩＴ線
における断面図て、第３図および第４図と同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。図において、（１４
）は金属側電極（２）の上にＳｉＯ，５ｉ０２．Ｓｉｘ
Ｎｙ等の層間絶縁膜（１３）をはきんて形成された第２
層のＡ２膜の反ｎＪ膜て、個々の光検出器の上に分離し
て形成されている。（１５）は層間絶縁膜（１３）の開
口部で、この開口部（１５）を埋めるように形成された
反射膜（１４）が金属側電極（２）と電気的に接続され
ている。この開口部（１５）はｎ形）ｆ −Ｆリング（
３）の面上に設りらており、もともとｎ形ガードリング
（３）の部分は感度が無いので、光検出器の面積を減す
ることなく反射１１ｉ（１４）と金属側電極（２）のコ
ンタクトをとることができる。（１６）は反射膜（ｊ４
）の上に５４０，５ｉ０２．ＳｉｘＮｙ等の第２の層間
絶縁膜（１７）をはさんで形成された電極で、例えば第
３層のＡＪ２膜で形成される。
光検出器の配置を示す図、第２図は第１図ＩＩ−ＩＴ線
における断面図て、第３図および第４図と同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。図において、（１４
）は金属側電極（２）の上にＳｉＯ，５ｉ０２．Ｓｉｘ
Ｎｙ等の層間絶縁膜（１３）をはきんて形成された第２
層のＡ２膜の反ｎＪ膜て、個々の光検出器の上に分離し
て形成されている。（１５）は層間絶縁膜（１３）の開
口部で、この開口部（１５）を埋めるように形成された
反射膜（１４）が金属側電極（２）と電気的に接続され
ている。この開口部（１５）はｎ形）ｆ −Ｆリング（
３）の面上に設りらており、もともとｎ形ガードリング
（３）の部分は感度が無いので、光検出器の面積を減す
ることなく反射１１ｉ（１４）と金属側電極（２）のコ
ンタクトをとることができる。（１６）は反射膜（ｊ４
）の上に５４０，５ｉ０２．ＳｉｘＮｙ等の第２の層間
絶縁膜（１７）をはさんで形成された電極で、例えば第
３層のＡＪ２膜で形成される。
次に第３図および第４図に示した従来例と異なる部分の
動作について説明する。
動作について説明する。
反射膜（１４）は、基板（１）の裏面より入射した赤外
光のうち、金属側電極（２）で吸収されなかった光を反
射して再び金属側電極（２）に入射させることにより感
度を向上する作用の他に、金属側電極（２）と電気的に
接続されているので、電極（１６）に電圧が印加される
と電極（１６）と反射膜（１４）との間の容量の分たけ
光検出器の容量が増大する。この容量は層間絶縁膜（１
７）の膜厚により定まり、層間絶縁膜（１７）を薄くす
ることによって大きくすることができる。他方、走査線
（１０）、 （ＩＩ）と電極（１６）との間には、２
層の層間絶縁膜（１３）、 （１７）があるので、走
査線（１０）、 （１１＞の容量の増大は無視できる
。
光のうち、金属側電極（２）で吸収されなかった光を反
射して再び金属側電極（２）に入射させることにより感
度を向上する作用の他に、金属側電極（２）と電気的に
接続されているので、電極（１６）に電圧が印加される
と電極（１６）と反射膜（１４）との間の容量の分たけ
光検出器の容量が増大する。この容量は層間絶縁膜（１
７）の膜厚により定まり、層間絶縁膜（１７）を薄くす
ることによって大きくすることができる。他方、走査線
（１０）、 （ＩＩ）と電極（１６）との間には、２
層の層間絶縁膜（１３）、 （１７）があるので、走
査線（１０）、 （１１＞の容量の増大は無視できる
。
なお、上記実施例では走査線（１０）、 （１１）が
第１層目のＡ４膜で形成されたものを示したが、転送電
極（８） 、 （９）を形成するポリシリコンを横向
に延在させて走査線（１０）、 （１１）をポリシリ
コンで形成してもよい。
第１層目のＡ４膜で形成されたものを示したが、転送電
極（８） 、 （９）を形成するポリシリコンを横向
に延在させて走査線（１０）、 （１１）をポリシリ
コンで形成してもよい。
この場合反射膜（１４）は第１層のＡｆ！、膜で形成し
、電極（１６）は第２層のＡｎ膜で形成しても、ポリシ
リコン配線と電極（１６）との間には２層の絶縁膜（５
） 、 （１３）があるので、配線容量は増大せず同
様の効果が得られる。
、電極（１６）は第２層のＡｎ膜で形成しても、ポリシ
リコン配線と電極（１６）との間には２層の絶縁膜（５
） 、 （１３）があるので、配線容量は増大せず同
様の効果が得られる。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれは、ショットキバリヤダ
イオードで構成されている光検出器の金属側電極にｎ形
ガートリングの面域内で、電気的に接続されており、か
つ個々の光検出器ごとに分離して形成されている金属反
射膜と、これらの金属反則膜の上に方々の層間絶縁膜を
はさんで、形成されている電極とを備えたものであるか
ら、光検出器の容量を金属反射膜（１４）と層間絶縁膜
（１７）を介して設けられた電極（１６）との間の容量
の分たけ増加させることができ、光検出器に蓄積できる
信号電荷量を大きくできるので、より強い光が入射して
も飽和せずに検出することができ、また、光検出器の容
量を大きくしても転送電極の走査線の配線容量の増大は
無視できるので、転送パルスの波形がなまったり消費電
力の増大する等の問題のない赤外固体撮像装置か得られ
る効果がある。
イオードで構成されている光検出器の金属側電極にｎ形
ガートリングの面域内で、電気的に接続されており、か
つ個々の光検出器ごとに分離して形成されている金属反
射膜と、これらの金属反則膜の上に方々の層間絶縁膜を
はさんで、形成されている電極とを備えたものであるか
ら、光検出器の容量を金属反射膜（１４）と層間絶縁膜
（１７）を介して設けられた電極（１６）との間の容量
の分たけ増加させることができ、光検出器に蓄積できる
信号電荷量を大きくできるので、より強い光が入射して
も飽和せずに検出することができ、また、光検出器の容
量を大きくしても転送電極の走査線の配線容量の増大は
無視できるので、転送パルスの波形がなまったり消費電
力の増大する等の問題のない赤外固体撮像装置か得られ
る効果がある。
第１図はこの発明の一実施例の光検出器部の配置を示す
平面図。第２図は第１図１ｊ −ＩＩ線における断面図
。第３図は従来の赤外固体撮像装置の光検出器部の配置
を示す平面図。第４図は第３図ＩＶＩＶ線における断面
図である。 （１）・・・Ｐ型Ｓｉ基板、（２）・・・金属側電極、
（３）・・・ｎ型ガードリング、（４）・・・酸化膜、
（５）・・・絶縁膜、（（ｉ）・・・トランスファゲー
ト、（７）・・・垂直転送チャンネル、（’８’） 、
（９）・・・転送電極、（ｔｏ）、 （１１）・
・・走査線、（１３）・・・層間絶縁膜、（１４）・・
・ 金属反射膜、（１５）・・・開口部、（１６）・・
・電極、（１７）・・・第２の層開路縁膜。 なお、 各図中、 同一符号は同一 または相当部 を示す。
平面図。第２図は第１図１ｊ −ＩＩ線における断面図
。第３図は従来の赤外固体撮像装置の光検出器部の配置
を示す平面図。第４図は第３図ＩＶＩＶ線における断面
図である。 （１）・・・Ｐ型Ｓｉ基板、（２）・・・金属側電極、
（３）・・・ｎ型ガードリング、（４）・・・酸化膜、
（５）・・・絶縁膜、（（ｉ）・・・トランスファゲー
ト、（７）・・・垂直転送チャンネル、（’８’） 、
（９）・・・転送電極、（ｔｏ）、 （１１）・
・・走査線、（１３）・・・層間絶縁膜、（１４）・・
・ 金属反射膜、（１５）・・・開口部、（１６）・・
・電極、（１７）・・・第２の層開路縁膜。 なお、 各図中、 同一符号は同一 または相当部 を示す。
Claims (1)
- （１）半導体基板上に１次元もしくは２次元に配列され
たシヨツトキバリヤダイオードよりなる光検出器アレイ
と、この光検出器アレイからの電気信号を転送電極にパ
ルスを印加することにより順次転送して読み出す機構と
、上記シヨツトキバリヤダイオードの金属側電極の面上
に層間絶縁膜をはさんで個々の光検出器ごとに分離し、
かつ各光検出器のガードリングの面域上において金属側
電極と電気的に接続するように形成されてなり上記半導
体基板の裏面から入射する赤外光を反射する金属反射膜
と、これらの金属反射膜の面上に第２の層間絶縁膜をは
さんで形成され外部から電圧が印加される電極とを備え
た赤外固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1117914A JPH02296368A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 赤外固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1117914A JPH02296368A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 赤外固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296368A true JPH02296368A (ja) | 1990-12-06 |
Family
ID=14723303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1117914A Pending JPH02296368A (ja) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | 赤外固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296368A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598016A (en) * | 1993-12-27 | 1997-01-28 | Nec Corporation | Back-illuminated type photoelectric conversion device |
| EP2161751A1 (fr) * | 2008-09-05 | 2010-03-10 | Commissariat à l'Energie Atomique | Capteur d'images cmos a reflexion lumineuse |
-
1989
- 1989-05-11 JP JP1117914A patent/JPH02296368A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598016A (en) * | 1993-12-27 | 1997-01-28 | Nec Corporation | Back-illuminated type photoelectric conversion device |
| EP2161751A1 (fr) * | 2008-09-05 | 2010-03-10 | Commissariat à l'Energie Atomique | Capteur d'images cmos a reflexion lumineuse |
| FR2935839A1 (fr) * | 2008-09-05 | 2010-03-12 | Commissariat Energie Atomique | Capteur d'images cmos a reflexion lumineuse |
| US8735953B2 (en) | 2008-09-05 | 2014-05-27 | Commissariat A L'energie Atomique | Light reflecting CMOS image sensor |
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