JPH1079499A - Photodetector and image sensor using the same - Google Patents
Photodetector and image sensor using the sameInfo
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- JPH1079499A JPH1079499A JP8235377A JP23537796A JPH1079499A JP H1079499 A JPH1079499 A JP H1079499A JP 8235377 A JP8235377 A JP 8235377A JP 23537796 A JP23537796 A JP 23537796A JP H1079499 A JPH1079499 A JP H1079499A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の波長帯を受
光する受光素子と、その受光素子を複数配列したイメー
ジセンサとに関する。特に、従来の受光素子およびイメ
ージセンサとの構造上の相違点は、空隙を挟んで、2つ
の受光部を上下に層配置している点である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light receiving element for receiving a plurality of wavelength bands and an image sensor having a plurality of the light receiving elements arranged. In particular, the structural difference between the conventional light receiving element and the image sensor is that two light receiving sections are vertically arranged with a gap therebetween.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光センサ技術の発展には、めざま
しいものがあり、種々の受光素子が開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, the development of optical sensor technology has been remarkable, and various light receiving elements have been developed.
【0003】例えば、赤外線を検知する受光素子として
は、ボロメータその他の熱型赤外線センサが一般に知ら
れている。このような熱型赤外線センサの一種として、
受光部にショットキーバリアダイオードを形成し、接合
部の温度に応じて変化する逆方向飽和電流を電気的に検
出するショットキーバリアサーミスタが知られている
(特開平5−40064号公報)。For example, a bolometer or other thermal infrared sensor is generally known as a light receiving element for detecting infrared light. As one type of such thermal infrared sensor,
There is known a Schottky barrier thermistor in which a Schottky barrier diode is formed in a light receiving section and electrically detects a reverse saturation current that changes according to the temperature of the junction (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-40064).
【0004】また、3〜5μm帯の赤外線を光電変換に
より検知する受光素子としては、受光部にPtSiショ
ットキーバリアダイオードを形成したものが知られてい
る(テレビジョン学会誌Vol.49,No2,pp2
19〜224,1995)。一方、1μm以下の可視光
を検知する受光素子としては、ホトダイオード、ホトト
ランジスタなどが一般に知られている。As a light receiving element for detecting infrared rays in the 3 to 5 μm band by photoelectric conversion, a light receiving element in which a PtSi Schottky barrier diode is formed in a light receiving section is known (Television Society Journal Vol. 49, No. 2, No. 2). pp2
19-224, 1995). On the other hand, photodiodes and phototransistors are generally known as light receiving elements for detecting visible light of 1 μm or less.
【0005】また、これらの受光素子を線状もしくは面
状に配列して、光像の撮像を行うイメージセンサも知ら
れている。There is also known an image sensor which arranges these light receiving elements in a linear or planar manner to capture an optical image.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、1μm以下
の可視光を検知する受光素子やイメージセンサは、太陽
光や照明光その他の明るい照明のもとで、対象物からの
光を鮮明に検知することができる。By the way, a light receiving element or an image sensor for detecting visible light of 1 μm or less clearly detects light from an object under sunlight, illumination light or other bright illumination. be able to.
【0007】しかしながら、照明光や自発発光のない真
っ暗な環境下においては、可視光用の受光素子は、対象
物を一切検出することができない。また、3〜8μm帯
の赤外線を検知する受光素子やイメージセンサは、真っ
暗な環境下においても、常温付近の対象物が放つ赤外線
を検知することができる。しかし、太陽光やヘッドライ
トのような白色光が対象物の近くで照射されると、強い
近赤外線の周辺光が生じるため、常温付近の対象物を鮮
明に検出することが困難になる。However, in a completely dark environment without illumination light or spontaneous light emission, the light receiving element for visible light cannot detect an object at all. Further, a light receiving element or an image sensor that detects infrared rays in the 3 to 8 μm band can detect infrared rays emitted from an object near normal temperature even in a completely dark environment. However, when white light, such as sunlight or headlights, is irradiated near the object, strong near-infrared ambient light is generated, making it difficult to clearly detect the object near room temperature.
【0008】さらに、8〜12μm帯の赤外線を検知す
る受光素子やイメージセンサも、真っ暗な環境下におい
て、常温付近の対象物が放つ赤外線を検知することがで
きる。しかし、大気中の雨滴量が多くなると、8〜12
μm帯の赤外線が減衰するため、S/Nが低下して対象
物を鮮明に検出することができない。以上説明したよう
に、従来の受光素子およびイメージセンサは、特定の環
境下において、特定の波長帯の光を検知する用途に適し
ている。Further, a light receiving element or an image sensor that detects infrared rays in the 8 to 12 μm band can also detect infrared rays emitted from an object near normal temperature in a completely dark environment. However, when the amount of raindrops in the atmosphere increases, 8-12
Since the infrared rays in the μm band are attenuated, the S / N is reduced, and the object cannot be clearly detected. As described above, the conventional light receiving element and image sensor are suitable for use in detecting light in a specific wavelength band under a specific environment.
【0009】しかしながら、これらの受光素子は、上述
したように、使用環境や波長帯が一旦変化すると、充分
な検出性能を得ることができなくなるという問題点があ
った。そのため、種々の使用環境や広範囲の波長帯にわ
たって充分な検出性能を得ることができる受光素子が要
望される。そこで、請求項1に記載の発明では、上述の
問題点を解決するために、種々の使用環境や広範囲の波
長帯にわたって、良好な検出性能を得ることができる受
光素子を提供することを目的とする。However, as described above, these light-receiving elements have a problem in that once the use environment or the wavelength band changes, sufficient detection performance cannot be obtained. Therefore, there is a demand for a light receiving element that can obtain sufficient detection performance over various use environments and a wide wavelength band. In view of the above, an object of the present invention is to provide a light receiving element capable of obtaining good detection performance over various use environments and a wide range of wavelength bands in order to solve the above problems. I do.
【0010】請求項2に記載の発明では、請求項1の目
的と併せて、第2の受光部(後述)における受光帯域の
弁別度を高めた受光素子を提供することを目的とする。
請求項3に記載の発明では、請求項2の目的と併せて、
第1の受光部(後述)の受光効率を高めることができる
受光素子を提供することを目的とする。請求項4に記載
の発明では、請求項3の目的と併せて、第1の受光部の
受光効率を一層高めることができる受光素子を提供する
ことを目的とする。Another object of the present invention is to provide a light receiving element in which the degree of discrimination of a light receiving band in a second light receiving section (described later) is enhanced, in addition to the object of the first aspect.
According to the invention described in claim 3, in addition to the object of claim 2,
It is an object of the present invention to provide a light receiving element that can increase the light receiving efficiency of a first light receiving unit (described later). According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the third aspect, it is an object of the present invention to provide a light receiving element capable of further improving the light receiving efficiency of the first light receiving section.
【0011】請求項5に記載の発明では、請求項1の目
的と併せて、第1の受光部における受光帯域の弁別度を
高めた受光素子を提供することを目的とする。請求項6
に記載の発明では、請求項5の目的と併せて、第2の受
光部の受光効率を高めることができる受光素子を提供す
ることを目的とする。請求項7に記載の発明では、請求
項6の目的と併せて、第2の受光部の受光効率を一層高
めることができる受光素子を提供することを目的とす
る。A fifth object of the present invention is to provide a light receiving element in which the degree of discrimination of a light receiving band in a first light receiving section is enhanced, in addition to the object of the first aspect. Claim 6
Another object of the present invention is to provide a light receiving element capable of improving the light receiving efficiency of the second light receiving section, in addition to the object of claim 5. An object of the present invention is to provide a light receiving element capable of further improving the light receiving efficiency of the second light receiving section.
【0012】請求項8に記載の発明では、請求項1の目
的と併せて、強い近赤外線の周辺光、もしくは大気中の
雨滴の影響にかかわらず、対象物を的確に検出すること
ができる受光素子を提供することを目的とする。請求項
9に記載の発明では、請求項1の目的と併せて、明るい
環境下、または暗い環境下のどちらにおいても、対象物
を的確に検出することができる受光素子を提供すること
を目的とする。According to the invention of claim 8, in addition to the object of claim 1, a light receiving device capable of accurately detecting a target object irrespective of the influence of strong near-infrared ambient light or raindrops in the atmosphere. It is intended to provide an element. According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the object of the first aspect, it is an object of the present invention to provide a light receiving element capable of accurately detecting an object in either a bright environment or a dark environment. I do.
【0013】請求項10に記載の発明では、請求項1の
目的と併せて、2つの受光部の検出出力を選択的に取り
出すことができる受光素子を提供することを目的とす
る。請求項11に記載の発明では、請求項1の目的と併
せて、2つの受光部の検出出力を混合して取り出すこと
ができる受光素子を提供することを目的とする。請求項
12に記載の発明では、請求項1乃至請求項12のいず
れか1項に記載の受光素子を用いたイメージセンサを提
供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a light receiving element capable of selectively taking out detection outputs of two light receiving portions, in addition to the object of the first aspect. According to an eleventh aspect of the present invention, in addition to the object of the first aspect, it is an object of the present invention to provide a light receiving element capable of mixing and outputting detection outputs of two light receiving units. According to a twelfth aspect of the invention, an object is to provide an image sensor using the light receiving element according to any one of the first to twelfth aspects.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、半導体基板上に形成され、第1の波長帯の光を検知
する第1の受光部と、第1の受光部の上方に空隙を隔て
て支持され、かつ第2の波長帯の光を検知する第2の受
光部とを備えて構成する。請求項2に記載の発明は、請
求項1に記載の受光素子において、第1の受光部は、半
導体基板の裏面側から入射される光の内、第1の波長帯
の光を一部もしくは全部吸収して検知し、第2の受光部
は、第1の受光部を透過した光の内、第2の波長帯の光
を検知することを特徴とする。なお、第2の受光部は、
第2の波長帯の光と併せて、第1の受光部を透過した第
1の波長帯の光を吸収してもよい。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first light receiving portion formed on a semiconductor substrate for detecting light in a first wavelength band, and a first light receiving portion provided above the first light receiving portion. A second light receiving unit that is supported with a gap therebetween and detects light in the second wavelength band. According to a second aspect of the present invention, in the light receiving element according to the first aspect, the first light receiving portion partially or partially emits light of the first wavelength band out of light incident from the back surface side of the semiconductor substrate. The second light receiving section detects the light in the second wavelength band out of the light transmitted through the first light receiving section. Note that the second light receiving unit is
The light of the first wavelength band transmitted through the first light receiving unit may be absorbed together with the light of the second wavelength band.
【0015】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の受光素子において、第2の受光部は、第1の受光部と
対向する側に、第1の受光部を透過した光の少なくとも
一部を反射する反射膜を備えて構成する。According to a third aspect of the present invention, in the light receiving element according to the second aspect, the second light receiving section is provided on a side opposed to the first light receiving section with a light transmitted through the first light receiving section. It comprises a reflective film that reflects at least a part thereof.
【0016】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の受光素子において、反射膜と第1の受光部との間隔
を、第1の波長帯における波長のn/4倍(nは奇数)
とする。請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の受
光素子において、第2の受光部は、半導体基板の表面側
から入射される光の内、第2の波長帯の光を一部もしく
は全部吸収して検知し、第1の受光部は、第2の受光部
を透過した光の内、第1の波長帯の光を検知することを
特徴とする。なお、第1の受光部は、第1の波長帯の光
と併せて、第2の受光部を透過した第2の波長帯の光を
吸収してもよい。According to a fourth aspect of the present invention, in the light receiving element according to the third aspect, the distance between the reflection film and the first light receiving portion is set to n / 4 times the wavelength in the first wavelength band (where n is Odd number)
And According to a fifth aspect of the present invention, in the light receiving element according to the first aspect, the second light receiving unit partially or partially emits light of the second wavelength band out of light incident from the front surface side of the semiconductor substrate. The first light receiving unit detects the light of the first wavelength band out of the light transmitted through the second light receiving unit, by absorbing all the light. Note that the first light receiving unit may absorb the light of the second wavelength band transmitted through the second light receiving unit together with the light of the first wavelength band.
【0017】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の受光素子において、第1の受光部は、第2の受光部と
対向する側に、第2の受光部を透過した光の少なくとも
一部を反射する反射膜を備えて構成する。請求項7に記
載の発明は、請求項6に記載の受光素子において、反射
膜と第2の受光部との間隔を、第2の波長帯における波
長のn/4倍(nは奇数)とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the light receiving element according to the fifth aspect, the first light receiving portion is provided on a side opposed to the second light receiving portion with a light transmitted through the second light receiving portion. It comprises a reflective film that reflects at least a part thereof. According to a seventh aspect of the present invention, in the light receiving element according to the sixth aspect, an interval between the reflection film and the second light receiving unit is set to n / 4 times (n is an odd number) of a wavelength in the second wavelength band. I do.
【0018】請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請
求項7のいずれか1項に記載の受光素子において、第1
の受光部は、8μm未満の赤外線を光電変換するショッ
トキーバリアダイオードからなり、第2の受光部は、赤
外線を熱エネルギーに変換して検知する熱型赤外線セン
サであることを特徴とする。請求項9に記載の発明は、
請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の受光素子
において、第1の受光部は、可視光を光電変換する光電
変換素子であり、第2の受光部は、赤外線を熱エネルギ
ーに変換して検知する熱型赤外線センサであることを特
徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the light receiving element according to any one of the first to seventh aspects, the first
Is constituted by a Schottky barrier diode that photoelectrically converts infrared light of less than 8 μm, and the second light receiving unit is a thermal infrared sensor that detects infrared light by converting it to thermal energy. The invention according to claim 9 is
The light receiving element according to any one of claims 5 to 7, wherein the first light receiving section is a photoelectric conversion element for performing photoelectric conversion of visible light, and the second light receiving section is configured to convert infrared rays into heat energy. It is characterized by being a thermal infrared sensor that converts and detects.
【0019】請求項10に記載の発明は、請求項1乃至
請求項9のいずれか1項に記載の受光素子において、半
導体基板上に形成され、出力側に電気的に接続された電
荷読み出し拡散層と、第1の受光部に対し電気的に接続
された拡散層と、電荷読み出し拡散層との間に配置さ
れ、チャネルを制御する第1のトランスファゲートと、
第2の受光部に対し電気的に接続された拡散層と、電荷
読み出し拡散層との間に配置され、チャネルを制御する
第2のトランスファゲートとを備えて構成する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a light-receiving element according to any one of the first to ninth aspects, wherein the charge readout diffusion is formed on a semiconductor substrate and electrically connected to an output side. A first transfer gate disposed between the layer, a diffusion layer electrically connected to the first light receiving unit, and a charge readout diffusion layer, and controlling a channel;
A second transfer gate is provided between the diffusion layer electrically connected to the second light receiving section and the charge readout diffusion layer and controls a channel.
【0020】請求項11に記載の発明は、請求項1乃至
請求項9のいずれか1項に記載の受光素子において、半
導体基板上に形成され、出力側に電気的に接続された電
荷読み出し拡散層と、第1の受光部と第2の受光部とに
対し電気的に接続され、両方から蓄積される電荷を混合
する電荷混合拡散層と、電荷読み出し拡散層と電荷混合
拡散層との間に配置され、チャネルを制御するトランス
ファゲートとを備えて構成する。According to an eleventh aspect of the present invention, in the light receiving element according to any one of the first to ninth aspects, the charge readout diffusion formed on the semiconductor substrate and electrically connected to the output side. A layer, a charge mixing diffusion layer electrically connected to the first light receiving unit and the second light receiving unit, and mixing the charges accumulated from both layers; and a charge reading diffusion layer and a charge mixing diffusion layer. And a transfer gate for controlling a channel.
【0021】請求項12に記載の発明は、請求項1乃至
請求項11のいずれか1項に記載の受光素子を線状もし
くは面状に複数配列してなる撮像部と、複数の受光素子
において検知される画素単位の電荷を、電荷転送方式も
しくはXYアドレス方式により逐次読み出す画像読み出
し部とを備えて、イメージセンサを構成する。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an image pickup unit having a plurality of light receiving elements according to any one of the first to eleventh arrangements linearly or in a plane, and a plurality of light receiving elements. The image sensor includes an image reading unit that sequentially reads out the detected charges in pixel units by a charge transfer method or an XY address method.
【0022】(作用)請求項1にかかわる受光素子は、
空隙を挟んで、2つの受光部が上下に形成される。(Function) The light receiving element according to claim 1 is
Two light receiving portions are formed vertically above and below the gap.
【0023】一般に、半導体基板に形成される受光部
は、膜厚が薄いため、光を一部透過する。したがって、
一方の受光部を透過した光を、他方の受光部で検知する
ことができる。また、2つの受光部は、検知する光の波
長帯が完全に一致しない。そのため、1つの受光部のみ
を備えた受光素子に比べ、種々の使用環境や広範囲の波
長帯をカバーすることができ、良好な検出性能を得るこ
とができる。Generally, a light receiving portion formed on a semiconductor substrate has a small thickness, and thus partially transmits light. Therefore,
Light transmitted through one of the light receiving sections can be detected by the other light receiving section. In addition, the two light receiving units do not completely match the wavelength band of the light to be detected. Therefore, as compared with a light receiving element having only one light receiving portion, it can cover various use environments and a wide wavelength band, and can obtain good detection performance.
【0024】さらに、2つの受光部が積層されるので、
2つの受光部を並置する場合に比べ、集積度を格段に高
くすることができる。請求項2にかかわる受光素子で
は、半導体基板の裏面側から入射された光を受光する。Further, since two light receiving sections are stacked,
The degree of integration can be significantly increased as compared with the case where two light receiving sections are juxtaposed. The light receiving element according to the second aspect receives light incident from the back side of the semiconductor substrate.
【0025】まず、裏面側から入射された光は、第1の
受光部に到達する。第1の受光部は、第1の波長帯の光
を電気エネルギー,熱エネルギーなどのエネルギーに変
換して検知する。したがって、第1の波長帯の光は、少
なくとも一部がエネルギー変換されて、第1の受光部に
吸収される。First, the light incident from the back reaches the first light receiving section. The first light receiving unit converts light in the first wavelength band into energy such as electric energy or heat energy and detects the energy. Therefore, at least a part of the light in the first wavelength band undergoes energy conversion and is absorbed by the first light receiving unit.
【0026】第2の受光部は、第1の受光部を透過した
光を受光する。したがって、第1の受光部は、第2の受
光部に対して、第1の波長帯の光を一部吸収する光フィ
ルタとして機能する。したがって、第2の受光部では、
到達する光がある程度弁別され、受光帯域の弁別度が高
められる。The second light receiving section receives the light transmitted through the first light receiving section. Therefore, the first light receiving unit functions as an optical filter that partially absorbs the light of the first wavelength band with respect to the second light receiving unit. Therefore, in the second light receiving unit,
The arriving light is discriminated to some extent, and the discrimination degree of the light receiving band is increased.
【0027】請求項3にかかわる受光素子では、第1の
受光部を透過した光は、第2の受光部の反射膜に到達す
る。反射膜は、少なくとも一部の光を反射して、第1の
受光部側に光を戻す。したがって、第1の受光部におけ
る受光効率が向上する。請求項4にかかわる受光素子で
は、反射膜と第1の受光部との間隔が、第1の波長帯に
おける波長のn/4倍(nは奇数)に設定される。In the light receiving element according to the third aspect, the light transmitted through the first light receiving section reaches the reflection film of the second light receiving section. The reflective film reflects at least a part of the light and returns the light to the first light receiving unit side. Therefore, the light receiving efficiency of the first light receiving section is improved. In the light receiving element according to the fourth aspect, the distance between the reflection film and the first light receiving section is set to n / 4 times (n is an odd number) of the wavelength in the first wavelength band.
【0028】このように間隔長を設定すると、反射膜と
第1の受光部との間に生じる光学的共振効果により、第
1の受光部は、第1の波長帯の光を効率よく受光するこ
とができる。請求項5にかかわる受光素子では、半導体
基板の表面側から光が入射される。このような光は、ま
ず、第2の受光部に到達する。第2の受光部は、第2の
波長帯の光を電気エネルギー,熱エネルギーなどのエネ
ルギーに変換して検知する。When the interval length is set in this manner, the first light receiving section efficiently receives light in the first wavelength band due to an optical resonance effect generated between the reflection film and the first light receiving section. be able to. In the light receiving element according to the fifth aspect, light is incident from the front side of the semiconductor substrate. Such light first reaches the second light receiving unit. The second light receiving unit converts the light of the second wavelength band into energy such as electric energy or heat energy and detects the energy.
【0029】したがって、第2の波長帯の光は、少なく
とも一部がエネルギー変換されて、第2の受光部に吸収
される。第1の受光部は、第2の受光部を透過した光を
受光する。したがって、第2の受光部は、第1の受光部
に対して、第2の波長帯の光を一部吸収する光フィルタ
として機能する。Therefore, at least part of the light in the second wavelength band is converted into energy and absorbed by the second light receiving portion. The first light receiving unit receives the light transmitted through the second light receiving unit. Therefore, the second light receiving unit functions as an optical filter that partially absorbs light in the second wavelength band with respect to the first light receiving unit.
【0030】したがって、第1の受光部では、到達する
光がある程度弁別され、受光帯域の弁別度が高められ
る。請求項6にかかわる受光素子では、第2の受光部を
透過した光は、第1の受光部の反射膜に到達する。反射
膜は、少なくとも一部の光を反射して、第2の受光部側
に光を戻す。したがって、第2の受光部における受光効
率が向上する。Therefore, the first light receiving portion discriminates the light reaching to some extent, and increases the discrimination degree of the light receiving band. In the light receiving element according to the sixth aspect, the light transmitted through the second light receiving section reaches the reflection film of the first light receiving section. The reflection film reflects at least a part of the light and returns the light to the second light receiving unit side. Therefore, the light receiving efficiency of the second light receiving section is improved.
【0031】請求項7にかかわる受光素子では、反射膜
と第2の受光部との間隔が、第2の波長帯における波長
のn/4倍(nは奇数)に設定される。このように間隔
長を設定すると、反射膜と第2の受光部との間に生じる
光学的共振効果により、第2の受光部は、第2の波長帯
の光を効率よく受光することができる。In the light receiving element according to the seventh aspect, the interval between the reflection film and the second light receiving section is set to n / 4 times (n is an odd number) of the wavelength in the second wavelength band. When the interval length is set in this manner, the second light receiving unit can efficiently receive light in the second wavelength band due to an optical resonance effect generated between the reflection film and the second light receiving unit. .
【0032】請求項8にかかわる受光素子は、強い近赤
外線の周辺光、もしくは大気中の雨滴の影響にかかわら
ず、下記のように、対象物を鮮明に検出することができ
る。すなわち、太陽光や白色光などが対象物の近くで照
射されるような環境では、近赤外線の周辺光が強く生じ
る。このような近赤外線の周辺光は、対象物からの光と
共に、半導体基板の裏面側から入射して、まず第1の受
光部に到達する。The light receiving element according to the eighth aspect can clearly detect an object as described below, regardless of the influence of strong near-infrared ambient light or raindrops in the atmosphere. That is, in an environment in which sunlight, white light, or the like is radiated near an object, near-infrared ambient light is strongly generated. Such near-infrared ambient light enters from the back side of the semiconductor substrate together with light from the object, and first reaches the first light receiving unit.
【0033】第1の受光部は、8μm未満の赤外線を光
電変換するショットキーバリアダイオード(例えば、P
tSiショットキーバリアダイオード)から構成され
る。このような第1の受光部は、近赤外線(波長8μm
未満)の周辺光を専ら光電変換して吸収する。一方、常
温付近の対象物から生じた遠赤外線(波長8μm以上)
の光は、光エネルギーが小さいため、励起された電子は
ショットキーバリアを超えることができず、第1の受光
部をそのまま透過する。The first light receiving section is a Schottky barrier diode (for example, a P-type) for photoelectrically converting infrared light of less than 8 μm.
tSi Schottky barrier diode). Such a first light receiving section is a near infrared ray (wavelength 8 μm
) Is absorbed exclusively through photoelectric conversion. On the other hand, far-infrared rays (wavelength 8 μm or more) generated from an object near normal temperature
Since the light has low light energy, the excited electrons cannot pass through the Schottky barrier and pass through the first light receiving portion as it is.
【0034】そのため、第2の受光部は、常温付近の対
象物から生じた遠赤外線(波長8μm以上)の光を中心
的に受光する。したがって、第2の受光部は、近赤外線
の周辺光の影響を強く受けず、対象物からの遠赤外線を
鮮明に検知することができる。一方、大気中の雨滴量が
増すと、大気中を透過する赤外線は減衰する。例えば、
大気1km当たりの等化水分厚さを200mmとする
と、赤外線の透過率は、下表に示すようになる(久野治
義、「赤外線工学」(1994)p.58−61)。For this reason, the second light receiving section mainly receives light of far-infrared rays (wavelength of 8 μm or more) generated from an object near normal temperature. Therefore, the second light receiving unit is not strongly affected by the near-infrared peripheral light, and can clearly detect far-infrared rays from the target object. On the other hand, as the amount of raindrops in the atmosphere increases, the infrared rays transmitted through the atmosphere attenuate. For example,
Assuming that the equivalent moisture thickness per 1 km of the atmosphere is 200 mm, the transmittance of infrared rays is as shown in the table below (Haruyoshi Kuno, "Infrared Engineering" (1994) pp. 58-61).
【0035】 上記データに示されるように、第1の受光部により検知
される4μm近辺の波長帯は、雨や霧の状況下におい
て、大気中の透過率が特に高い。[0035] As shown in the above data, the wavelength band around 4 μm detected by the first light receiving unit has a particularly high transmittance in the atmosphere under the condition of rain or fog.
【0036】したがって、大気中の雨滴の影響にかかわ
らず、第1の受光部は、常温付近の対象物から発せられ
る波長4μm近辺の赤外線を高いS/Nで検知すること
ができる。請求項9にかかわる受光素子では、明るい環
境下、または暗い環境下のどちらにおいても、下記のよ
うに、対象物を的確に検出することができる。Therefore, regardless of the influence of raindrops in the atmosphere, the first light receiving section can detect infrared rays having a wavelength of about 4 μm emitted from an object near normal temperature at a high S / N. In the light receiving element according to the ninth aspect, the object can be accurately detected in a bright environment or a dark environment as described below.
【0037】すなわち、明るい環境下では、可視光と赤
外線とが、まず第2の受光部に到達する。第2の受光部
は、熱型赤外線センサから構成されるので、赤外線を熱
エネルギーに変換して吸収する。That is, in a bright environment, visible light and infrared light first reach the second light receiving section. Since the second light receiving section is constituted by a thermal infrared sensor, the second light receiving section converts infrared rays into thermal energy and absorbs the thermal energy.
【0038】このように第2の受光部は、赤外線カット
フィルタとして機能し、第1の受光部に到達する赤外線
を低減する。そのため、第1の受光部である光電変換素
子は、対象物から投射された可視光を中心に受光し、対
象物を鮮明に検出することができる。一方、暗い環境下
では、第2の受光部が、常温付近の対象物から発した赤
外線を検知し、対象物を的確に検出することができる。As described above, the second light receiving section functions as an infrared cut filter, and reduces infrared rays reaching the first light receiving section. Therefore, the photoelectric conversion element, which is the first light receiving section, receives mainly the visible light projected from the object and can clearly detect the object. On the other hand, in a dark environment, the second light receiving unit can detect infrared rays emitted from an object near normal temperature and accurately detect the object.
【0039】請求項10にかかわる受光素子では、第1
のトランスファゲートを介してチャネルを開くと、第1
の受光部と電荷読み出し拡散層とが電気的に導通する。
この状態では、第1の受光部の出力を電荷読み出し拡散
層から読み出すことができる。また、第2のトランスフ
ァゲートを介してチャネルを開くと、第2の受光部と電
荷読み出し拡散層とが電気的に導通する。この状態で
は、第2の受光部の出力を電荷読み出し拡散層から読み
出すことができる。In the light receiving element according to the tenth aspect, the first
Opening the channel through the transfer gate of
And the charge readout diffusion layer are electrically connected.
In this state, the output of the first light receiving unit can be read from the charge read diffusion layer. When the channel is opened via the second transfer gate, the second light receiving portion and the charge readout diffusion layer are electrically connected. In this state, the output of the second light receiving section can be read from the charge read diffusion layer.
【0040】さらに、第1および第2のトランスファゲ
ートを介して両方のチャネルを開くと、第1および第2
の受光部と電荷読み出し拡散層が電気的に導通する。こ
の状態では、第1および第2の受光部の出力を電荷読み
出し拡散層で混合して読み出すことができる。請求項1
1にかかわる受光素子では、第1および第2の受光部か
ら蓄積される電荷が、電荷混合拡散層において混合され
る。Further, when both channels are opened via the first and second transfer gates, the first and second transfer gates are opened.
And the charge readout diffusion layer are electrically connected. In this state, the outputs of the first and second light receiving units can be mixed and read by the charge readout diffusion layer. Claim 1
In the light receiving element according to 1, the charge accumulated from the first and second light receiving portions is mixed in the charge mixing diffusion layer.
【0041】トランスファゲートを介してチャネルを開
くと、電荷混合拡散層の電荷が電荷読み出し拡散層から
読み出される。請求項12にかかわるイメージセンサで
は、撮像部の輝度分布に従って、各受光素子は、画素単
位の電荷を蓄積する。画像読み出し部は、これらの画素
単位の電荷を電荷転送方式もしくはXYアドレス方式に
より逐次読み出し、画像信号として出力する。When the channel is opened via the transfer gate, charges in the charge mixed diffusion layer are read from the charge read diffusion layer. In the image sensor according to the twelfth aspect, each light receiving element accumulates electric charge in pixel units according to the luminance distribution of the imaging unit. The image readout unit sequentially reads out the charges in pixel units by a charge transfer method or an XY address method, and outputs them as image signals.
【0042】[0042]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。 (第1の実施形態)図1は、第1の実施形態(請求項1
〜4,8,10,12に対応)であるイメージセンサの
受光セルを示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment (Claim 1).
FIG. 4 is a diagram showing a light receiving cell of an image sensor corresponding to 〜4, 8, 10, and 12).
【0043】図1において、P型シリコンからなる半導
体基板11の裏面側には、3〜5μm帯および8〜12
μm帯の赤外線の透過率を高めるための反射防止膜12
が形成され、表面側には、イメージセンサを受光セル1
0ごとに区切るためのP+ 分離層13がパターン形成さ
れる。このP+ 分離層13の区画内には、N拡散層であ
るガードリング14がリング状に形成され、そのリング
内には、PtSiショットキーバリアダイオード(以
下、「PtSi−SBD」という)15が形成される。In FIG. 1, a 3-5 μm band and 8-12
Antireflection film 12 for increasing the transmittance of infrared rays in the μm band
Is formed, and the image sensor is connected to the light receiving cell 1 on the front side.
A P + separation layer 13 for patterning every 0 is patterned. A guard ring 14, which is an N diffusion layer, is formed in a ring shape within the section of the P + separation layer 13, and a PtSi Schottky barrier diode (hereinafter, referred to as “PtSi-SBD”) 15 is formed in the ring. It is formed.
【0044】このガードリング14に隣接してトランス
ファゲート16aが配置され、このトランスファゲート
16aには、受光帯域の選択を行うための電極X1が電
気的に接続される。なお、ガードリング14とトランス
ファゲート16aとの隣接部分には、PtSi−SBD
15とガードリング14との間のコンタクト抵抗を下げ
るためのN+ 拡散層14aが埋め込まれる。A transfer gate 16a is arranged adjacent to the guard ring 14, and an electrode X1 for selecting a light receiving band is electrically connected to the transfer gate 16a. Note that the PtSi-SBD is provided at a portion adjacent to the guard ring 14 and the transfer gate 16a.
An N + diffusion layer 14a for reducing the contact resistance between the gate ring 15 and the guard ring 14 is embedded.
【0045】また、トランスファゲート16aの他側に
は、N+ 拡散層からなる電荷読み出し拡散層17が配置
され、電荷読み出し拡散層17には、電荷読み出し用の
電極Yが電気的に接続される。電荷読み出し拡散層17
の他側には、トランスファゲート16bおよび拡散層1
8が順に配置され、トランスファゲート16bには、受
光帯域の選択を行うための電極X2が電気的に接続され
る。On the other side of the transfer gate 16a, a charge readout diffusion layer 17 made of an N + diffusion layer is arranged, and the charge readout electrode 17 is electrically connected to the charge readout diffusion layer 17. . Charge read diffusion layer 17
The transfer gate 16b and the diffusion layer 1
8 are arranged in order, and an electrode X2 for selecting a light receiving band is electrically connected to the transfer gate 16b.
【0046】一方、PtSi−SBD15の上方には、
空隙Sを挟んで架橋構造20が形成される。この架橋構
造20は、窒化シリコン膜などからなる橋状の支持体
(図示せず)により支持される。On the other hand, above the PtSi-SBD 15,
The bridge structure 20 is formed with the gap S interposed therebetween. The bridge structure 20 is supported by a bridge-like support (not shown) made of a silicon nitride film or the like.
【0047】この支持体の上には、熱型赤外線センサで
あるショットキーバリアサーミスタ22と、熱吸収膜2
3とが層状に形成される。ショットキーバリアサーミス
タ22の一方の端子は、支持体の橋脚部21上の配線を
介して、逆バイアスを印加するバイアス電源25に接続
される。また、他方の端子は、支持体の橋脚部21上の
配線を介して、拡散層18に接続される。On this support, a Schottky barrier thermistor 22 which is a thermal infrared sensor and a heat absorbing film 2
3 are formed in layers. One terminal of the Schottky barrier thermistor 22 is connected to a bias power supply 25 for applying a reverse bias via wiring on the pier 21 of the support. The other terminal is connected to the diffusion layer 18 via a wiring on the pier 21 of the support.
【0048】ショットキーバリアサーミスタ22の裏側
には、金属薄膜からなる反射膜24が形成される。この
反射膜24とPtSi−SBD15との間隔は、3/4
〜5/4μm程度に設定される。ここで、このような架
橋構造20は、例えば、次のように形成される。まず、
PtSi−SBD15の上に犠牲層を形成し、この犠牲
層の上に架橋構造20を逐次形成する。最後に犠牲層を
除去することにより、架橋構造20を半導体基板11上
から浮かす。On the back side of the Schottky barrier thermistor 22, a reflection film 24 made of a metal thin film is formed. The distance between the reflection film 24 and the PtSi-SBD 15 is 3/4.
It is set to about 程度 μm. Here, such a crosslinked structure 20 is formed, for example, as follows. First,
A sacrificial layer is formed on the PtSi-SBD 15, and a crosslinked structure 20 is sequentially formed on the sacrificial layer. Finally, by removing the sacrificial layer, the bridge structure 20 is lifted from above the semiconductor substrate 11.
【0049】図2は、X−Yアドレス方式のイメージセ
ンサの構成を示す図である。図2において、撮像部31
には、上述した受光セル10(図1)が面状に複数配列
される。垂直方向に並んだ受光セル10の電極X1,X
2は、水平走査信号発生部32の端子ごとに一括接続さ
れ、水平走査信号発生部32は、受光帯域選択部33に
接続される。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an XY address type image sensor. In FIG. 2, the imaging unit 31
, A plurality of the light receiving cells 10 (FIG. 1) described above are arranged in a plane. The electrodes X1, X of the light receiving cells 10 arranged in the vertical direction
2 are collectively connected to each terminal of the horizontal scanning signal generator 32, and the horizontal scanning signal generator 32 is connected to the light receiving band selector 33.
【0050】一方、水平方向に並んだ受光セル10の電
極Yは、出力スイッチ群35のドレイン端子ごとに一括
接続される。出力スイッチ群35のゲート端子は、垂直
走査信号発生部34の各端子に接続され、出力スイッチ
群35のソース端子は一括接続されて画像信号の出力端
子となる。なお、請求項1,2に記載の発明と第1の実
施形態との対応関係については、第1の受光部はPtS
i−SBD15に対応し、第2の受光部はショットキー
バリアサーミスタ22に対応する。On the other hand, the electrodes Y of the light receiving cells 10 arranged in the horizontal direction are collectively connected to each drain terminal of the output switch group 35. The gate terminals of the output switch group 35 are connected to the respective terminals of the vertical scanning signal generator 34, and the source terminals of the output switch group 35 are collectively connected to become output terminals for image signals. In addition, regarding the correspondence relationship between the first and second aspects of the invention and the first embodiment, the first light receiving unit is a PtS
The second light receiving section corresponds to the Schottky barrier thermistor 22 corresponding to the i-SBD 15.
【0051】請求項3,4に記載の発明と第1の実施形
態との対応関係については、反射膜は反射膜24に対応
する。請求項8に記載の発明と第1の実施形態との対応
関係については、ショットキーバリアダイオードはPt
Si−SBD15に対応し、熱型赤外線センサはショッ
トキーバリアサーミスタ22に対応する。Regarding the correspondence between the third and fourth aspects of the present invention and the first embodiment, the reflection film corresponds to the reflection film 24. Regarding the correspondence between the invention described in claim 8 and the first embodiment, the Schottky barrier diode is Pt
The thermal infrared sensor corresponds to the Schottky barrier thermistor 22 corresponding to the Si-SBD 15.
【0052】請求項10に記載の発明と第1の実施形態
との対応関係については、電荷読み出し拡散層は電荷読
み出し拡散層17に対応し、第1のトランスファゲート
はトランスファゲート16aに対応し、第2のトランス
ファゲートはトランスファゲート16bに対応する。請
求項12に記載の発明と第1の実施形態との対応関係に
ついては、撮像部は撮像部31に対応し、画像読み出し
部は水平走査信号発生部32,垂直走査信号発生部3
4,出力スイッチ群35に対応する。As to the correspondence between the invention described in claim 10 and the first embodiment, the charge readout diffusion layer corresponds to the charge readout diffusion layer 17, the first transfer gate corresponds to the transfer gate 16a, The second transfer gate corresponds to the transfer gate 16b. Regarding the correspondence between the invention described in claim 12 and the first embodiment, the imaging unit corresponds to the imaging unit 31, and the image reading unit is the horizontal scanning signal generation unit 32 and the vertical scanning signal generation unit 3.
4, corresponding to the output switch group 35.
【0053】図3は、第1の実施形態の動作を説明する
分解斜視図である。以下、これらの図を用いて、第1の
実施形態の動作を説明する。まず、半導体基板11の裏
面側に光が照射されると、反射防止膜12を透過して、
PtSi−SBD15に光が到達する。PtSi−SB
D15は、3〜5μm帯の赤外線(図1中のA)を吸収
して光電変換を行う。しかし、PtSi膜の厚さは50
Å以下と非常に薄いので、3〜5μm帯の赤外線の一部
(図1中のB)は、PtSi−SBD15に吸収されず
に透過して極薄の反射膜24に反射され、PtSi−S
BD15に再び導かれる。FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining the operation of the first embodiment. Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described with reference to these drawings. First, when light is applied to the back side of the semiconductor substrate 11, the light passes through the anti-reflection film 12,
Light reaches the PtSi-SBD 15. PtSi-SB
D15 absorbs infrared rays (A in FIG. 1) in the 3 to 5 μm band and performs photoelectric conversion. However, the thickness of the PtSi film is 50
Since it is very thin, ie, less than Å, a part of the infrared ray in the 3 to 5 μm band (B in FIG. 1) is transmitted without being absorbed by the PtSi-SBD 15 and reflected by the ultra-thin reflective film 24, and is reflected by the PtSi-S
It is led to BD15 again.
【0054】ここで、反射膜24とPtSi−SBD1
5との間隔dが、3/4〜5/4μm程度に設定される
ので、光学的共振効果により3〜5μm帯の赤外線がP
tSi−SBD15に効率よく吸収される。なお、Pt
Si−SBD15の周縁に配置されたガードリング14
は、PtSi−SBD15のエッジ部における電界集中
を緩和するとともに、光電変換により発生した電荷を蓄
積する。Here, the reflection film 24 and the PtSi-SBD1
5 is set to about 3/4 to 5/4 [mu] m, so that the infrared radiation in the 3 to 5 [mu] m band becomes P due to the optical resonance effect.
It is efficiently absorbed by tSi-SBD15. Note that Pt
Guard ring 14 arranged on the periphery of Si-SBD 15
Reduces the electric field concentration at the edge of the PtSi-SBD 15 and accumulates charges generated by photoelectric conversion.
【0055】一方、半導体基板11の裏面側から入射さ
れた8〜12μm帯の赤外線(図1中のC)は、PtS
i−SBD15で吸収されずに、熱吸収膜23に主とし
て吸収され、熱エネルギーに変換される。ここで、架橋
構造20をとるので、熱吸収膜23と半導体基板11と
は効果的に断熱される。したがって、架橋構造20の熱
容量は小さく、微弱な赤外線に対しても敏感な温度変化
を生じる。On the other hand, infrared rays (C in FIG. 1) in the band of 8 to 12 μm incident from the back side of the semiconductor substrate 11 are PtS
Instead of being absorbed by the i-SBD 15, it is mainly absorbed by the heat absorbing film 23 and is converted into thermal energy. Here, since the crosslinked structure 20 is formed, the heat absorption film 23 and the semiconductor substrate 11 are effectively insulated. Therefore, the heat capacity of the crosslinked structure 20 is small, and a temperature change sensitive to weak infrared rays occurs.
【0056】このような温度変化により、ショットキー
バリアサーミスタ22の逆飽和電流の値が変化し、拡散
層18に蓄積される電荷量が変化する。この状態で、電
極X1,X2のいずれかに電圧を印加すると、PtSi
−SBD15もしくはショットキーバリアサーミスタ2
2のいずれか一方の信号電荷を電極Y側に読み出すこと
ができる。Due to such a temperature change, the value of the reverse saturation current of the Schottky barrier thermistor 22 changes, and the amount of charge stored in the diffusion layer 18 changes. When a voltage is applied to either of the electrodes X1 and X2 in this state, PtSi
-SBD15 or Schottky barrier thermistor 2
2 can be read out to the electrode Y side.
【0057】また、電極X1,X2の両方に電圧を印加
すると、PtSi−SBD15およびショットキーバリ
アサーミスタ22の両方の信号電荷を混合して電極Y側
から読み出すこともできる。実際には、図2に示したよ
うに、水平走査信号発生部32および垂直走査信号発生
部34を介して、走査パルスが順次与えられる。このよ
うな走査パルスの印加により、X−Yアドレス方式によ
る信号電荷の読み出しが行われる。When a voltage is applied to both the electrodes X1 and X2, the signal charges of both the PtSi-SBD 15 and the Schottky barrier thermistor 22 can be mixed and read out from the electrode Y side. Actually, as shown in FIG. 2, the scanning pulses are sequentially applied via the horizontal scanning signal generator 32 and the vertical scanning signal generator. By applying such a scanning pulse, signal charges are read out by the XY address method.
【0058】以上説明した動作により、第1の実施形態
では、2種類の受光部を備えるので、種々の使用環境や
広範囲の波長帯を確実にカバーして、良好な検出性能を
得ることができる。すなわち、太陽光や白色光などによ
り近赤外線(8μm未満)の周辺光が強く生じるような
場合、PtSi−SBD15は、これらの周辺光を吸収
する。したがって、ショットキーバリアサーミスタ22
は、周辺光に妨害されることなく、常温付近の対象物か
ら生じた遠赤外線(波長8μm以上)の光を鮮明に検知
することができる。According to the operation described above, in the first embodiment, since two types of light receiving sections are provided, it is possible to reliably cover various use environments and a wide wavelength band, and obtain good detection performance. . That is, when the near-infrared (less than 8 μm) ambient light is strongly generated by sunlight, white light, or the like, the PtSi-SBD 15 absorbs such ambient light. Therefore, the Schottky barrier thermistor 22
Can clearly detect light of far infrared rays (wavelength of 8 μm or more) generated from an object near normal temperature without being disturbed by ambient light.
【0059】一方、大気中の雨滴量が増すと、8〜12
μm程度の遠赤外線は大きく減衰する。しかし、4μm
近辺の近赤外線はそれほど減衰せず、PtSi−SBD
15に到達する。したがって、大気中の雨滴の影響にか
かわらず、PtSi−SBD15は、常温付近の対象物
から発せられる波長4μm近辺の赤外線を高S/Nで検
知することができる。On the other hand, when the amount of raindrops in the atmosphere increases, 8 to 12
Far infrared rays of about μm are greatly attenuated. However, 4 μm
Near-infrared rays in the vicinity do not attenuate much, and PtSi-SBD
Reach 15 Therefore, irrespective of the influence of raindrops in the atmosphere, the PtSi-SBD 15 can detect infrared rays with a wavelength of around 4 μm emitted from an object near normal temperature at a high S / N.
【0060】また、2つの撮像面が重複して配置される
ので、撮像面ごとに結像光学系を並置する必要がなく、
装置全体の小型化を実現することができる。さらに、上
下2層に受光部が積層されるので、同一面内に2つの受
光部を配置する場合に比べ、受光セル10の集積度を格
段に高めることができる。したがって、空間解像度が優
れたイメージセンサを実現することができる。Further, since the two imaging planes are arranged in an overlapping manner, there is no need to arrange an imaging optical system for each imaging plane.
The size of the entire device can be reduced. Further, since the light receiving portions are stacked in the upper and lower two layers, the degree of integration of the light receiving cells 10 can be remarkably increased as compared with the case where two light receiving portions are arranged in the same plane. Therefore, an image sensor having excellent spatial resolution can be realized.
【0061】また、反射膜24とPtSi−SBD15
との間隔が、3/4〜5/4μmに設定されるので、光
学的共振効果により、PtSi−SBD15は、3〜5
μm帯の赤外線を効率的に受光することができる。さら
に、電極X1,X2の電圧操作を行うことにより、2つ
の受光部の出力を適宜に読み出すことができる。The reflection film 24 and the PtSi-SBD 15
Is set to 3/4 to 5/4 [mu] m, the PtSi-SBD 15 is 3 to 5 due to the optical resonance effect.
Infrared light in the μm band can be efficiently received. Further, by performing the voltage operation of the electrodes X1 and X2, the outputs of the two light receiving units can be appropriately read.
【0062】次に、別の実施形態について説明する。 (第2の実施形態)図4は、第2の実施形態(請求項
1,5〜7,9,10,12に対応)であるイメージセ
ンサの受光セルを示す図である。第2の実施形態におけ
る構造上の特徴点は、(1)ガードリング14およびP
tSi−SBD15の代わりに、ホトダイオード44を
配置し、(2)反射防止膜12の代わりに、光吸収膜4
2を配置し、(3)反射膜24の代わりに、ホトダイオ
ード44の上面に反射膜45を配置して、反射膜45と
熱吸収膜23との間隔を8/4〜12/4μmに設定し
た点である。Next, another embodiment will be described. (Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a light receiving cell of an image sensor according to a second embodiment (corresponding to claims 1, 5 to 7, 9, 10, and 12). The structural features of the second embodiment are as follows: (1) Guard ring 14 and P
A photodiode 44 is arranged instead of the tSi-SBD 15, and (2) the light absorption film 4 is used instead of the antireflection film 12.
2 and (3) the reflection film 45 is disposed on the upper surface of the photodiode 44 instead of the reflection film 24, and the interval between the reflection film 45 and the heat absorption film 23 is set to 8/4 to 12/4 μm. Is a point.
【0063】また、図1に示す構成要件と同じ構成要件
については、同一の参照番号を付与して図4に示し、こ
こでの重複説明を省略する。なお、請求項1,2に記載
の発明と第2の実施形態との対応関係については、第1
の受光部はホトダイオード44に対応し、第2の受光部
はショットキーバリアサーミスタ22に対応する。The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and are shown in FIG. 4, and the description thereof will not be repeated. The correspondence between the inventions described in claims 1 and 2 and the second embodiment is described in the first embodiment.
The light receiving portion corresponds to the photodiode 44, and the second light receiving portion corresponds to the Schottky barrier thermistor 22.
【0064】請求項6,7に記載の発明と第2の実施形
態との対応関係については、反射膜は反射膜45に対応
する。請求項9に記載の発明と第2の実施形態との対応
関係については、光電変換素子はホトダイオード44に
対応し、熱型赤外線センサはショットキーバリアサーミ
スタ22に対応する。As for the correspondence between the invention described in claims 6 and 7 and the second embodiment, the reflection film corresponds to the reflection film 45. Regarding the correspondence between the invention described in claim 9 and the second embodiment, the photoelectric conversion element corresponds to the photodiode 44, and the thermal infrared sensor corresponds to the Schottky barrier thermistor 22.
【0065】請求項10に記載の発明と第2の実施形態
との対応関係については、電荷読み出し拡散層は電荷読
み出し拡散層17に対応し、第1のトランスファゲート
はトランスファゲート16aに対応し、第2のトランス
ファゲートはトランスファゲート16bに対応する。以
下、第2の実施形態の動作を説明する。As for the correspondence between the invention described in claim 10 and the second embodiment, the charge readout diffusion layer corresponds to the charge readout diffusion layer 17, the first transfer gate corresponds to the transfer gate 16a, The second transfer gate corresponds to the transfer gate 16b. Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described.
【0066】まず、半導体基板11の表面側から光が照
射されると、8〜12μm帯の赤外線(図4中のA)は
熱吸収膜23に到達して、熱エネルギーに変換される。
しかし、ショットキーバリアサーミスタ22などの厚さ
は1000Å程度と非常に薄いので、8〜12μm帯の
赤外線の一部(図4中のB)は、そのまま透過して反射
膜45に反射され、熱吸収膜23に再び導かれる。First, when light is irradiated from the front side of the semiconductor substrate 11, infrared rays in the 8 to 12 μm band (A in FIG. 4) reach the heat absorbing film 23 and are converted into thermal energy.
However, since the thickness of the Schottky barrier thermistor 22 and the like is very thin, about 1000 °, a part of the infrared rays in the 8 to 12 μm band (B in FIG. 4) is transmitted as it is, reflected by the reflective film 45, and It is led to the absorbing film 23 again.
【0067】ここで、熱吸収膜23と反射膜45との間
隔dが、8/4〜12/4μm程度に設定されるので、
光学的共振効果により8〜12μm帯の赤外線が熱吸収
膜23に効率よく吸収される。Here, the distance d between the heat absorption film 23 and the reflection film 45 is set to about 8/4 to 12/4 μm.
The infrared rays in the band of 8 to 12 μm are efficiently absorbed by the heat absorbing film 23 due to the optical resonance effect.
【0068】熱吸収膜23の温度変化により、ショット
キーバリアサーミスタ22の逆飽和電流の値が変化し、
拡散層18に蓄積される電荷量が変化する。一方、半導
体基板11の表面側から入射された可視光の大部分(図
4中のC)は、熱吸収膜23および反射膜45を透過し
て、ホトダイオード44に到達する。ホトダイオード4
4は可視光を光電変換して電荷を蓄積する。The change in the temperature of the heat absorbing film 23 changes the value of the reverse saturation current of the Schottky barrier thermistor 22,
The amount of charge stored in the diffusion layer 18 changes. On the other hand, most of the visible light (C in FIG. 4) incident from the front side of the semiconductor substrate 11 passes through the heat absorption film 23 and the reflection film 45 and reaches the photodiode 44. Photodiode 4
Numeral 4 photoelectrically converts visible light and accumulates electric charges.
【0069】なお、ホトダイオード44を透過した光
は、光吸収膜42に吸収されるため、迷光の発生は防止
され、画質が劣化する心配はない。この状態で、電極X
1,X2に電圧を適宜に印加することにより、2つの受
光部の信号電荷を電極Y側に読み出すことができる。以
上説明した動作により、第2の実施形態では、2種類の
受光部を備えるので、種々の使用環境や広範囲の波長帯
をカバーし、良好な検出性能を得ることができる。Since the light transmitted through the photodiode 44 is absorbed by the light absorbing film 42, the generation of stray light is prevented, and there is no fear that the image quality is degraded. In this state, the electrode X
By appropriately applying a voltage to 1 and X2, the signal charges of the two light receiving units can be read out to the electrode Y side. According to the operation described above, in the second embodiment, since two types of light receiving units are provided, it is possible to cover various use environments and a wide range of wavelength bands, and obtain good detection performance.
【0070】すなわち、明るい環境では、熱吸収膜23
が赤外線カットフィルタとして機能し、ホトダイオード
44に到達する赤外線を低減する。そのため、第1の受
光部は、赤外線に妨害されず、対象物を鮮明に撮像する
ことができる。一方、暗い環境下では、ショットキーバ
リアサーミスタ22が、常温付近の対象物から発した赤
外線を検知し、対象物を鮮明に撮像することができる。That is, in a bright environment, the heat absorbing film 23
Functions as an infrared cut filter and reduces infrared rays reaching the photodiode 44. For this reason, the first light receiving unit can capture a clear image of the target object without being disturbed by the infrared light. On the other hand, in a dark environment, the Schottky barrier thermistor 22 detects infrared rays emitted from an object near normal temperature and can clearly image the object.
【0071】また、2つの撮像面が重複して配置される
ので、撮像面ごとに結像光学系を並置する必要がなく、
装置全体の小型化を実現することができる。さらに、上
下2層に受光部が積層されるので、同一面内に2つの受
光部を配置する場合に比べ、受光セル10の集積度を格
段に高めることができる。したがって、空間解像度が優
れたイメージセンサを実現することができる。Further, since the two imaging planes are arranged in an overlapping manner, there is no need to arrange an imaging optical system for each imaging plane.
The size of the entire device can be reduced. Further, since the light receiving portions are stacked in the upper and lower two layers, the degree of integration of the light receiving cells 10 can be remarkably increased as compared with the case where two light receiving portions are arranged in the same plane. Therefore, an image sensor having excellent spatial resolution can be realized.
【0072】また、反射膜45と熱吸収膜23との間隔
が、8/4〜12/4μmに設定されるので、光学的共
振効果により、熱吸収膜23は、8〜12μm帯の赤外
線を効率的に受光することができる。なお、上述した実
施形態では、2つの受光部から信号電荷を選択的に読み
出す場合について説明したが、その構成に限定されるも
のではない。例えば、図5に示すように、電荷混合拡散
層54aにおいて2つの受光部からの信号電荷を予め混
合し、混合後の信号電荷を読み出してもよい。このよう
な構成では、受光帯域の広いイメージセンサを簡易に実
現することができる。Since the distance between the reflection film 45 and the heat absorption film 23 is set to 8/4 to 12/4 μm, the heat absorption film 23 emits infrared rays in the 8 to 12 μm band due to the optical resonance effect. Light can be received efficiently. In the above-described embodiment, the case where the signal charges are selectively read from the two light receiving units has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 5, the signal charges from the two light receiving sections may be mixed in advance in the charge mixing diffusion layer 54a, and the mixed signal charges may be read. With such a configuration, an image sensor having a wide light receiving band can be easily realized.
【0073】また、上述した実施形態では、X−Yアド
レス方式により画素単位の信号電荷を読み出している
が、その構成に限定されるものではない。例えば、電荷
読み出し拡散層17に転送電極を設けてCCDを構成し
てもよい。このような構成では、電荷転送方式により信
号電荷を読み出すことができる。さらに、上述した実施
形態では、熱型赤外線センサとしてショットキーバリア
サーミスタ22を採用しているが、その構成に限定され
るものではない。例えば、PN接合ダイオード,ボロメ
ータ,焦電型センサ,熱電対その他の熱型赤外線センサ
を使用してもよい。In the above-described embodiment, the signal charges are read out in pixel units by the XY address method, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a CCD may be configured by providing a transfer electrode on the charge readout diffusion layer 17. In such a configuration, signal charges can be read by a charge transfer method. Furthermore, in the above-described embodiment, the Schottky barrier thermistor 22 is employed as the thermal infrared sensor, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a PN junction diode, bolometer, pyroelectric sensor, thermocouple, or other thermal infrared sensor may be used.
【0074】また、第1の実施形態では、PtSi−S
BD15を第1の受光部として採用しているが、その構
成に限定されるものではない。例えば、その他の金属,
金属シリサイドと組み合わせたショットキーバリアダイ
オードなどを採用してもよい。このように接合部の組み
合わせを換えることにより、波長8μm程度の赤外光を
検出することが可能となる。In the first embodiment, PtSi—S
Although the BD 15 is employed as the first light receiving unit, the configuration is not limited to this. For example, other metals,
A Schottky barrier diode combined with a metal silicide may be employed. By thus changing the combination of the bonding portions, infrared light having a wavelength of about 8 μm can be detected.
【0075】さらに、上述した実施形態では、第1の受
光部を光電変換素子により構成しているが、その構成に
限定されるものではない。例えば、熱型赤外線センサに
より構成してもよい。なお、この構成では、第1の受光
部と半導体基板とを熱的に遮断するために、第1の受光
部の下の基板に空隙を設けるなどの断熱構造をとること
が特に好ましい。このように、第1および第2の受光部
を熱型赤外線センサとすることにより、光電変換型の赤
外線センサに必要な冷却装置を一切不要とすることがで
きる。Further, in the above-described embodiment, the first light receiving section is constituted by the photoelectric conversion element, but the invention is not limited to this constitution. For example, it may be constituted by a thermal infrared sensor. In this configuration, it is particularly preferable to adopt a heat insulating structure such as providing a gap in a substrate below the first light receiving unit in order to thermally isolate the first light receiving unit from the semiconductor substrate. As described above, by using the thermal infrared sensor for the first and second light receiving units, it is possible to eliminate the need for a cooling device required for the photoelectric conversion infrared sensor.
【0076】また、上述した実施形態では、断熱構造を
形成するために、空隙を設けているが、例えば、断熱性
に優れた光透過材を、空隙部分の一部もしくは全部に配
してもよい(これは、本発明に光透過材を構成要件とし
て付加したものである)。このような構成により、断熱
構造の機械的強度を高める効果がある。In the above-described embodiment, the air gap is provided to form the heat insulating structure. For example, a light transmissive material having excellent heat insulating properties may be disposed in part or all of the air gap. Good (this is one in which a light transmitting material is added as a component to the present invention). Such a configuration has the effect of increasing the mechanical strength of the heat insulating structure.
【0077】[0077]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
受光素子は、2種類の受光部を備えるので、種々の使用
環境や広範囲の波長帯を確実にカバーし、良好な検出性
能を得ることができる。したがって、環境の変化によっ
ては、対象物の存在すら検出できなくなるという従来の
問題点が解決される。As described above, the light-receiving element according to the first aspect has two types of light-receiving sections, so that it can cover various use environments and a wide wavelength band without fail, and has good detection performance. Obtainable. Therefore, the conventional problem that even the presence of an object cannot be detected depending on a change in environment is solved.
【0078】また、第2の受光部は、半導体基板の上方
に空隙を隔てて配置されるので、断熱性が高く、熱容量
が小さくなる。したがって、赤外線による温度変化率が
高くなり、微弱な赤外線を高感度に検知することができ
る。さらに、2つの受光部が上下に積層されるので、2
つの受光部を同一面内に並置する場合に比べ、半導体素
子の集積度を高くすることができる。Further, since the second light receiving section is arranged above the semiconductor substrate with a gap therebetween, the heat receiving property is high and the heat capacity is small. Therefore, the rate of temperature change due to infrared rays increases, and weak infrared rays can be detected with high sensitivity. Further, since the two light receiving sections are vertically stacked,
The degree of integration of the semiconductor element can be increased as compared with the case where two light receiving sections are juxtaposed in the same plane.
【0079】一般に、2つの受光部を並置する場合に
は、受光部ごとに集光光学系を配置したり、光路を分岐
するための専用プリズムなどを別途配置する必要があっ
た。しかし、請求項1の受光素子は、受光部が上下に積
層されるので、一つの光学系を備えればよく、光学系の
占める実装スペースを格段に小型化することができる。In general, when two light receiving units are juxtaposed, it is necessary to arrange a condensing optical system for each of the light receiving units, or separately provide a dedicated prism for branching the optical path. However, the light receiving element according to the first aspect of the present invention has the light receiving section stacked vertically, so that only one optical system needs to be provided, and the mounting space occupied by the optical system can be significantly reduced.
【0080】請求項2に記載の受光素子では、第1の受
光部が、第1の波長帯の光を吸収する光フィルタとして
機能するので、第2の受光部に到達する光を予め弁別
し、第2の受光部における受光帯域の弁別度を高めるこ
とができる。請求項3に記載の受光素子では、反射膜
が、第1の受光部側に光を戻すので、第1の受光部にお
ける受光効率を高めることができる。In the light receiving element according to the second aspect, the first light receiving portion functions as an optical filter that absorbs light in the first wavelength band, so that light reaching the second light receiving portion is discriminated in advance. The degree of discrimination of the light receiving band in the second light receiving unit can be increased. In the light receiving element according to the third aspect, since the reflection film returns the light to the first light receiving unit side, the light receiving efficiency in the first light receiving unit can be increased.
【0081】請求項4に記載の受光素子では、反射膜と
第1の受光部との間隔が、第1の波長帯における波長の
n/4倍(nは奇数)に設定されるので、光学的共振効
果により、第1の受光部は、第1の波長帯の光を効率よ
く受光することができる。請求項5に記載の受光素子で
は、第2の受光部は、第2の波長帯の光を吸収する光フ
ィルタとして機能するので、第1の受光部に到達する光
を弁別し、第1の受光部における受光帯域の弁別度を高
めることができる。In the light receiving element according to the fourth aspect, the interval between the reflection film and the first light receiving portion is set to n / 4 times (n is an odd number) of the wavelength in the first wavelength band, so that the optical Due to the mechanical resonance effect, the first light receiving unit can efficiently receive light in the first wavelength band. In the light receiving element according to the fifth aspect, since the second light receiving section functions as an optical filter that absorbs light in the second wavelength band, the light reaching the first light receiving section is discriminated, and the first light receiving section is separated from the first light receiving section. The degree of discrimination of the light receiving band in the light receiving section can be increased.
【0082】請求項6に記載の受光素子では、反射膜
が、第2の受光部側に光を戻すので、第2の受光部にお
ける受光効率を高めることができる。請求項7に記載の
受光素子では、反射膜と第2の受光部との間隔が、第2
の波長帯における波長のn/4倍(nは奇数)に設定さ
れるので、光学的共振効果により、第2の受光部は、第
2の波長帯の光を効率よく受光することができる。In the light receiving element according to the sixth aspect, since the reflection film returns the light to the second light receiving section side, the light receiving efficiency in the second light receiving section can be improved. In the light receiving element according to the seventh aspect, the distance between the reflective film and the second light receiving unit is equal to or less than the second distance.
Is set to n / 4 times (n is an odd number) of the wavelength in the wavelength band of, and the second light receiving unit can efficiently receive the light of the second wavelength band by the optical resonance effect.
【0083】請求項8に記載の受光素子では、第1の受
光部が、太陽光などに含まれる近赤外線の周辺光(波長
8μm未満)を吸収するので、第2の受光部は、周辺光
に妨害されることなく、常温付近の対象物から生じた遠
赤外線(波長8μm以上)の光を鮮明に検知することが
可能となる。一方、大気中の雨滴量が増すと、8〜12
μm程度の遠赤外線は減衰する。しかし、4μm近辺の
近赤外線は減衰せず、第1の受光部に強く到達する。し
たがって、大気中の雨滴の影響にかかわらず、第1の受
光部は、常温付近の対象物から発せられる波長4μm近
辺の赤外線を高S/Nで検知することができる。In the light receiving element according to the eighth aspect, since the first light receiving portion absorbs near-infrared peripheral light (wavelength less than 8 μm) contained in sunlight or the like, the second light receiving portion receives the peripheral light. It is possible to clearly detect light of far-infrared rays (wavelength of 8 μm or more) generated from an object near normal temperature without being hindered by light. On the other hand, when the amount of raindrops in the atmosphere increases, 8-12
Far infrared rays of about μm are attenuated. However, near-infrared rays near 4 μm do not attenuate and strongly reach the first light receiving unit. Therefore, regardless of the influence of raindrops in the atmosphere, the first light receiving unit can detect, with a high S / N ratio, infrared rays having a wavelength of about 4 μm emitted from an object near normal temperature.
【0084】したがって、上述した悪環境のどちらにお
いても、対象物からの赤外線を鮮明に検知することがで
きる。請求項9に記載の受光素子では、明るい環境下に
おいて、第2の受光部が赤外線カットフィルタとして機
能し、第1の受光部に到達する赤外線を低減する。その
ため、光電変換素子からなる第1の受光部は、赤外線に
妨害されず、対象物からの可視光を鮮明に検知すること
ができる。Therefore, in any of the above-mentioned bad environments, infrared rays from the object can be clearly detected. In the light receiving element according to the ninth aspect, in a bright environment, the second light receiving section functions as an infrared cut filter, and reduces infrared rays reaching the first light receiving section. Therefore, the first light receiving unit including the photoelectric conversion element can clearly detect the visible light from the object without being disturbed by the infrared light.
【0085】一方、暗い環境下では、第2の受光部が、
常温付近の対象物から発した赤外線を検知し、対象物を
的確に検出することができる。したがって、周囲の明る
さなどにかかわらず、対象物からの光を的確に検知する
ことができる。請求項10に記載の受光素子では、第1
および第2のトランスファゲートを操作することによ
り、第1の受光部の出力と、第2の受光部の出力とを選
択的に読み出すことができる。On the other hand, in a dark environment, the second light receiving section
By detecting infrared rays emitted from an object near normal temperature, the object can be accurately detected. Therefore, it is possible to accurately detect the light from the object regardless of the surrounding brightness and the like. In the light receiving element according to claim 10, the first
By operating the second transfer gate and the second transfer gate, the output of the first light receiving unit and the output of the second light receiving unit can be selectively read.
【0086】したがって、使用環境や対象物に適応した
受光部を容易に選択することができる。請求項11に記
載の受光素子では、トランスファゲートを操作すること
により、第1の受光部の出力と、第2の受光部の出力と
を混合して読み出すことができる。したがって、異なる
受光部を適宜に組み合わせて受光素子を構成することに
より、受光帯域が広い受光素子を簡便に実現することが
できる。Therefore, it is possible to easily select a light receiving section suitable for a use environment and an object. In the light receiving element according to the eleventh aspect, by operating the transfer gate, the output of the first light receiving unit and the output of the second light receiving unit can be mixed and read. Therefore, a light receiving element having a wide light receiving band can be easily realized by appropriately combining different light receiving units to form a light receiving element.
【0087】請求項12に記載のイメージセンサでは、
請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の受光素
子を複数配列して、撮像部を構成する。したがって、2
つの波長帯について、光像を撮像することができるの
で、種々の使用環境や広範囲の波長帯を確実にカバーし
て、良好な撮像性能を得ることができる。In the image sensor according to the twelfth aspect,
An image pickup unit is configured by arranging a plurality of light receiving elements according to any one of claims 1 to 11. Therefore, 2
Since an optical image can be captured for one wavelength band, it is possible to reliably cover various use environments and a wide range of wavelength bands, and obtain good imaging performance.
【0088】また、2種類の受光部が縦方向に積層され
るので、2種類の受光部を同一面内に並置する場合に比
べ、受光セルの集積度を格段に高めることができる。し
たがって、空間解像度が優れたイメージセンサを実現す
ることができる。一般に、2つの撮像面を並置する場合
には、撮像面ごとに結像光学系を配置したり、光路を分
岐するための専用プリズムなどを別途配置する必要があ
った。しかし、請求項12のイメージセンサは、撮像面
が上下に積層されるので、一つの結像光学系を備えれば
よく、光学系の占める実装スペースを格段に小型化する
ことができる。Further, since the two types of light receiving portions are stacked in the vertical direction, the degree of integration of the light receiving cells can be remarkably increased as compared with the case where the two types of light receiving portions are juxtaposed in the same plane. Therefore, an image sensor having excellent spatial resolution can be realized. Generally, when two imaging planes are juxtaposed, it is necessary to arrange an imaging optical system for each imaging plane, or to separately arrange a dedicated prism or the like for splitting an optical path. However, since the image sensor according to the twelfth aspect has an imaging surface stacked vertically, it is sufficient to provide one imaging optical system, and the mounting space occupied by the optical system can be significantly reduced.
【図1】第1の実施形態(請求項1〜4,8,10,1
2に対応)であるイメージセンサの受光セルを示す図で
ある。FIG. 1 shows a first embodiment (claims 1 to 4, 8, 10, 1).
2 is a diagram showing a light receiving cell of the image sensor (corresponding to 2).
【図2】X−Yアドレス方式のイメージセンサの構成を
示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an XY address type image sensor.
【図3】第1の実施形態の動作を説明する分解斜視図で
ある。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the operation of the first embodiment.
【図4】第2の実施形態(請求項1,5〜7,9,1
0,12に対応)であるイメージセンサの受光セルを示
す図である。FIG. 4 shows a second embodiment (claims 1, 5, 7, 9, 1);
FIG. 11 is a diagram showing a light receiving cell of the image sensor corresponding to (0, 12).
【図5】請求項11に対応する受光セルを示す図であ
る。FIG. 5 is a view showing a light receiving cell according to claim 11;
10 受光セル 11 半導体基板 12 反射防止膜 13 P+ 分離層 14 ガードリング 14a N+ 拡散層 15 PtSi−SBD 16a トランスファゲート 16b トランスファゲート 17 電荷読み出し拡散層 18 拡散層 20 架橋構造 21 橋脚部 22 ショットキーバリアサーミスタ 23 熱吸収膜 24 反射膜 25 バイアス電源 31 撮像部 32 水平走査信号発生部 33 受光帯域選択部 34 垂直走査信号発生部 35 出力スイッチ群 42 光吸収膜 44 ホトダイオード 45 反射膜Reference Signs List 10 light receiving cell 11 semiconductor substrate 12 antireflection film 13 P + separation layer 14 guard ring 14 a N + diffusion layer 15 PtSi-SBD 16 a transfer gate 16 b transfer gate 17 charge read diffusion layer 18 diffusion layer 20 bridge structure 21 bridge pier 22 Schottky Barrier thermistor 23 Heat absorption film 24 Reflection film 25 Bias power supply 31 Imaging unit 32 Horizontal scanning signal generation unit 33 Light receiving band selection unit 34 Vertical scanning signal generation unit 35 Output switch group 42 Light absorption film 44 Photodiode 45 Reflection film
Claims (12)
の光を検知する第1の受光部と、 第2の波長帯の光を検知する第2の受光部とを備え、 前記第2の受光部は、前記第1の受光部の上方に空隙を
隔てて支持されることを特徴とする受光素子。A first light receiving portion formed on a semiconductor substrate for detecting light in a first wavelength band; and a second light receiving portion for detecting light in a second wavelength band. 2. The light receiving element according to claim 2, wherein the light receiving section is supported above the first light receiving section with a gap.
1の波長帯の光を一部もしくは全部吸収して検知し、 前記第2の受光部は、 前記第1の受光部を透過した光の内、前記第2の波長帯
の光を検知することを特徴とする受光素子。2. The light-receiving element according to claim 1, wherein the first light-receiving unit partially or entirely converts the light of the first wavelength band out of the light incident from the back surface side of the semiconductor substrate. A light receiving element, wherein the light is absorbed and detected, and the second light receiving unit detects light in the second wavelength band out of light transmitted through the first light receiving unit.
透過した光の少なくとも一部を反射する反射膜を備えた
ことを特徴とする受光素子。3. The light receiving element according to claim 2, wherein the second light receiving unit is configured to transmit at least a part of the light transmitted through the first light receiving unit to a side facing the first light receiving unit. A light receiving element comprising a reflection film for reflecting light.
であることを特徴とする受光素子。4. The light receiving element according to claim 3, wherein a distance between the reflection film and the first light receiving unit is n / 4 times a wavelength in the first wavelength band (n is an odd number).
A light receiving element characterized by the following.
2の波長帯の光を一部もしくは全部吸収して検知し、 前記第1の受光部は、 前記第2の受光部を透過した光の内、前記第1の波長帯
の光を検知することを特徴とする受光素子。5. The light-receiving element according to claim 1, wherein the second light-receiving unit partially or entirely converts the light of the second wavelength band out of the light incident from the front surface side of the semiconductor substrate. A light receiving element, wherein the light is absorbed and detected, and the first light receiving unit detects light in the first wavelength band among light transmitted through the second light receiving unit.
透過した光の少なくとも一部を反射する反射膜を備えた
ことを特徴とする受光素子。6. The light receiving element according to claim 5, wherein the first light receiving unit is configured to transmit at least a part of the light transmitted through the second light receiving unit to a side facing the second light receiving unit. A light receiving element comprising a reflection film for reflecting light.
であることを特徴とする受光素子。7. The light receiving element according to claim 6, wherein a distance between the reflection film and the second light receiving unit is n / 4 times a wavelength in the second wavelength band (n is an odd number).
A light receiving element characterized by the following.
記載の受光素子において、 前記第1の受光部は、 波長8μm未満の赤外光を光電変換するショットキーバ
リアダイオードからなり、 前記第2の受光部は、 赤外光を熱エネルギーに変換して検知する熱型赤外線セ
ンサであることを特徴とする受光素子。8. The light-receiving element according to claim 1, wherein the first light-receiving unit is a Schottky barrier diode that photoelectrically converts infrared light having a wavelength of less than 8 μm. The light-receiving element, wherein the second light-receiving unit is a thermal infrared sensor that converts infrared light into heat energy and detects the heat energy.
記載の受光素子において、 前記第1の受光部は、 可視光を光電変換する光電変換素子であり、 前記第2の受光部は、 赤外光を熱エネルギーに変換して検知する熱型赤外線セ
ンサであることを特徴とする受光素子。9. The light-receiving element according to claim 5, wherein the first light-receiving section is a photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion of visible light, and the second light-receiving section. Is a thermal type infrared sensor which detects infrared light by converting it into thermal energy.
に記載の受光素子において、 前記半導体基板上に形成され、出力側に電気的に接続さ
れた電荷読み出し拡散層と、 前記第1の受光部に対し電気的に接続された拡散層と、
前記電荷読み出し拡散層との間に配置され、チャネルを
制御する第1のトランスファゲートと、 前記第2の受光部に対し電気的に接続された拡散層と、
前記電荷読み出し拡散層との間に配置され、チャネルを
制御する第2のトランスファゲートとを備えたことを特
徴とする受光素子。10. The light-receiving element according to claim 1, wherein the charge-reading diffusion layer is formed on the semiconductor substrate and is electrically connected to an output side. A diffusion layer electrically connected to the light receiving portion of
A first transfer gate disposed between the charge readout diffusion layer and controlling a channel; a diffusion layer electrically connected to the second light receiving unit;
A second transfer gate disposed between the charge readout diffusion layer and the channel to control a channel;
に記載の受光素子において、 前記半導体基板上に形成され、出力側に電気的に接続さ
れた電荷読み出し拡散層と、 前記第1の受光部と前記第2の受光部とに対し電気的に
接続され、両方から蓄積される電荷を混合する電荷混合
拡散層と、 前記電荷読み出し拡散層と前記電荷混合拡散層との間に
配置され、チャネルを制御するトランスファゲートとを
備えたことを特徴とする受光素子。11. The light-receiving element according to claim 1, wherein the charge-reading diffusion layer is formed on the semiconductor substrate and is electrically connected to an output side. A charge mixing / diffusion layer electrically connected to the light receiving portion and the second light receiving portion, and mixing the charges accumulated from both; a charge mixing / diffusion layer disposed between the charge readout diffusion layer and the charge mixing / diffusion layer And a transfer gate for controlling a channel.
項に記載の受光素子を線状もしくは面状に複数配列して
なる撮像部と、 前記複数の受光素子において検知される画素単位の電荷
を、電荷転送方式もしくはXYアドレス方式により逐次
読み出す画像読み出し部とを備えたことを特徴とするイ
メージセンサ。12. The method according to claim 1, wherein
An image pickup unit in which a plurality of light receiving elements are linearly or planarly arranged in an item, and an image reading unit that sequentially reads out charges in pixel units detected by the plurality of light receiving elements by a charge transfer method or an XY address method. An image sensor comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8235377A JPH1079499A (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Photodetector and image sensor using the same |
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---|---|---|---|
JP8235377A JPH1079499A (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Photodetector and image sensor using the same |
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---|---|
JP (1) | JPH1079499A (en) |
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- 1996-09-05 JP JP8235377A patent/JPH1079499A/en active Pending
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