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JP2000353799A - Infrared detector and infrared detector array - Google Patents

Infrared detector and infrared detector array

Info

Publication number
JP2000353799A
JP2000353799A JP11163829A JP16382999A JP2000353799A JP 2000353799 A JP2000353799 A JP 2000353799A JP 11163829 A JP11163829 A JP 11163829A JP 16382999 A JP16382999 A JP 16382999A JP 2000353799 A JP2000353799 A JP 2000353799A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
infrared
light
infrared detector
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11163829A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Ozasayama
泰浩 小笹山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11163829A priority Critical patent/JP2000353799A/en
Publication of JP2000353799A publication Critical patent/JP2000353799A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出感度を損なうことなく、検出部の飽和電
荷量を制御することができる赤外線検出器を提供する。 【解決手段】 表面に光吸収膜8が形成され赤外線が透
過することができる半導体基板7と、光吸収膜8上に絶
縁膜9を介して形成された導電性の反射膜10とを備え
る赤外線検出器21に、反射膜10上に第2の絶縁膜1
6を介して導電膜15を形成し、光吸収膜8および反射
膜10で挟まれた絶縁膜9とは別個に、反射膜10と導
電膜15とに挟まれる第2の絶縁膜16からなる新たな
容量部を形成し、検出感度を損なうことなく、全体とし
て検出部の飽和電荷量を制御することができるようにし
た。
(57) [Problem] To provide an infrared detector capable of controlling a saturated charge amount of a detection unit without deteriorating detection sensitivity. The infrared light includes a semiconductor substrate on which a light absorbing film is formed and through which infrared light can pass, and a conductive reflective film formed on the light absorbing film with an insulating film interposed therebetween. The detector 21 has a second insulating film 1 on the reflective film 10.
6, a conductive film 15 is formed, and a second insulating film 16 sandwiched between the reflective film 10 and the conductive film 15 is formed separately from the insulating film 9 sandwiched between the light absorbing film 8 and the reflective film 10. By forming a new capacitance section, the saturation charge amount of the detection section can be controlled as a whole without deteriorating the detection sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を光電変換
して検出する赤外線検出器及びこの赤外線検出器を複数
配列した赤外線検出器アレイに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an infrared detector for photoelectrically converting and detecting infrared light and an infrared detector array having a plurality of such infrared detectors.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種赤外線検出器は、例えばアレイ状
に配置され、物体が放射した赤外線を検出する赤外線固
体撮像装置等の検出部として利用され、工業計測、監
視、研究開発等の広い分野で利用される。
2. Description of the Related Art Infrared detectors of this type are arranged in, for example, an array, and are used as detectors of infrared solid-state imaging devices for detecting infrared rays emitted from objects. Used in

【0003】従来の赤外線検出器30は、図6に示すよ
うに、赤外線を透過させることができるp型シリコン半
導体基板7、光吸収膜8、絶縁膜9、反射膜10からな
る検出部30aと、トランスファーゲート2、垂直シフ
トレジスタ3、ガードリング11、素子分離酸化膜1
2、P+ストップ層13、及び層間絶縁膜14を備える
電荷転送部30bとからなる。
As shown in FIG. 6, a conventional infrared detector 30 includes a detection unit 30a including a p-type silicon semiconductor substrate 7, a light absorbing film 8, an insulating film 9, and a reflecting film 10 capable of transmitting infrared light. , Transfer gate 2, vertical shift register 3, guard ring 11, element isolation oxide film 1,
2, a charge transfer section 30b including a P + stop layer 13 and an interlayer insulating film 14.

【0004】この赤外線検出器30においては、半導体
基板7の裏面から入射した赤外線は、半導体基板7を透
過し、光吸収膜8に到達し光電変換される。光電変換さ
れた赤外線は、信号電荷として赤外線検出器30の検出
部30aに蓄積される。検出部30aに蓄積された信号
電荷は、垂直シフトレジスタ3に転送され、垂直方向に
順次転送され、さらに水平方向に転送され水平シフトレ
ジスタ(図示せず)を介して出力アンプ(図示せず)か
ら出力される。
In the infrared detector 30, infrared light incident from the back surface of the semiconductor substrate 7 passes through the semiconductor substrate 7, reaches the light absorbing film 8, and is photoelectrically converted. The photoelectrically converted infrared light is stored as signal charges in the detection unit 30a of the infrared detector 30. The signal charges stored in the detection unit 30a are transferred to the vertical shift register 3, sequentially transferred in the vertical direction, further transferred in the horizontal direction, and output via a horizontal shift register (not shown) to an output amplifier (not shown). Output from

【0005】このように信号電荷は、検出部30aから
垂直シフトレジスタ3、水平シフトレジスタ及び出力ア
ンプに転送されるので、垂直シフトレジスタ3、水平シ
フトレジスタ及び出力アンプが転送することができる最
大の電荷量(飽和電荷量)は、検出部30aから取り出
すことができる最大の電荷量よりも大きいことが好まし
く、検出部30a、垂直シフトレジスタ、水平シフトレ
ジスタ及び出力アンプの各飽和電荷量を考慮して赤外線
検出器30を設計する必要がある。
As described above, since the signal charges are transferred from the detection unit 30a to the vertical shift register 3, the horizontal shift register, and the output amplifier, the maximum amount that the vertical shift register 3, the horizontal shift register, and the output amplifier can transfer. The charge amount (saturated charge amount) is preferably larger than the maximum charge amount that can be extracted from the detection unit 30a, and takes into account each saturated charge amount of the detection unit 30a, the vertical shift register, the horizontal shift register, and the output amplifier. Therefore, it is necessary to design the infrared detector 30.

【0006】検出部30aの飽和電荷量は、検出部30
aの静電容量に依存するので、検出部30a静電容量を
調整することで、検出部30aの飽和電荷量を制御する
が、検出部30aの静電容量は、反射膜10と光吸収膜
8との間の静電容量C´、ガードリング11とP+チャ
ンネルストップ層13との間の静電容量Cc、半導体基
板7とガードリング11との間の静電容量Cg及び半導
体基板7の静電容量Csの合計であり、赤外線検出器3
0の構造上、設計を変更できるのは、静電容量C´のみ
であるから、検出部30aの飽和電荷量を制御するに
は、絶縁膜9に蓄積される飽和電荷量、即ち静電容量C
´を変更しなければならない。この静電容量を変更する
手段として反射膜の面積と絶縁膜の膜厚とが挙げられ
る。
The amount of saturation charge of the detecting section 30a is
The capacitance of the detection unit 30a is controlled by adjusting the capacitance of the detection unit 30a because the capacitance of the detection unit 30a is adjusted. 8, the capacitance C c between the guard ring 11 and the P + channel stop layer 13, the capacitance C g between the semiconductor substrate 7 and the guard ring 11, and the semiconductor substrate. 7 is the sum of the capacitance C s of an infrared detector 3
0, only the capacitance C ′ can be changed in the design. Therefore, to control the saturation charge of the detection unit 30a, the saturation charge accumulated in the insulating film 9, that is, the capacitance C
'Must be changed. Means for changing the capacitance include the area of the reflective film and the thickness of the insulating film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射膜
は、静電容量C´の電極の役割を果たすものであるが、
本来、光吸収膜8を透過した赤外線を反射させ再度光吸
収膜8に入射させるものである。したがって、赤外線検
出器30の検出感度を向上させるために光吸収膜8の直
上を覆うように反射膜10を形成する必要があって、反
射膜10を形成する領域を変更すると、赤外線検出器3
0の検出感度が低下するという問題が生ずる。
However, the reflection film plays the role of an electrode of the capacitance C '.
Originally, the infrared ray transmitted through the light absorbing film 8 is reflected and made incident on the light absorbing film 8 again. Therefore, in order to improve the detection sensitivity of the infrared detector 30, it is necessary to form the reflective film 10 so as to cover directly above the light absorbing film 8. If the area where the reflective film 10 is formed is changed, the infrared detector 3
There is a problem that the detection sensitivity of 0 is reduced.

【0008】また、絶縁膜9は入射した赤外線を反射膜
10とSi基板7との間で光学的に共振させるように膜
厚が設定されており、絶縁膜9の膜厚を変更し静電容量
C´を制御すると、赤外線検出器30の検出感度が低下
するという問題が生ずる。
The thickness of the insulating film 9 is set so as to optically resonate the incident infrared light between the reflecting film 10 and the Si substrate 7. When the capacitance C ′ is controlled, there is a problem that the detection sensitivity of the infrared detector 30 is reduced.

【0009】本発明は上記課題を鑑みてなされたもので
あり、検出感度を損なうことなく、検出部の飽和電荷量
を制御することができる赤外線検出器を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an infrared detector capable of controlling the amount of saturated charges in a detection section without deteriorating the detection sensitivity.

【0010】本発明の別の目的は、飽和電荷量を制御す
ることができる赤外線検出器からなる赤外線検出器アレ
イを提供することである。
Another object of the present invention is to provide an infrared detector array comprising an infrared detector capable of controlling the saturation charge.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の赤外線検出器
は、赤外線が透過する半導体基板と、上記半導体基板の
赤外線入射側とは反対側の表面に形成され、赤外線を吸
収して光電変換する光吸収膜と、上記光吸収膜を透過し
た赤外線を反射して上記光吸収膜に再度入射させる反射
膜と、上記光吸収膜と上記反射膜との間に形成され、光
電変換された信号電荷を蓄積する絶縁膜とで構成される
赤外線検出部を有し、上記半導体基板の裏面から入射し
た赤外線を上記光吸収膜で光電変換して検出する赤外線
検出器であって、上記反射膜上に形成された第2の絶縁
膜とそれを覆う導電膜とからなる第2の電荷蓄積手段を
設けてなることを特徴とする。このように、反射膜上に
第2絶縁膜と導電膜とを設け、第2の絶縁膜と導電膜で
挟んだ領域を第2の容量部とすることで、絶縁膜の膜厚
及び反射膜の面積を変更することなく容量を変更し、飽
和電荷量を制御することができる。即ち、検出感度を低
下させることなく、赤外線検出器の検出部の飽和電荷量
を制御することができる。
An infrared detector according to the present invention is formed on a semiconductor substrate through which infrared light is transmitted, and on a surface of the semiconductor substrate opposite to the infrared light incident side, and absorbs infrared light to perform photoelectric conversion. A light-absorbing film, a reflecting film that reflects infrared light transmitted through the light-absorbing film and makes the light incident on the light-absorbing film again, and a signal charge that is formed between the light-absorbing film and the reflective film and photoelectrically converted. An infrared detector configured to include an insulating film that accumulates the light, and an infrared detector that photoelectrically converts infrared light incident from the back surface of the semiconductor substrate with the light absorbing film and detects the infrared light. A second charge storage means comprising a formed second insulating film and a conductive film covering the second insulating film is provided. As described above, the second insulating film and the conductive film are provided over the reflective film, and the region sandwiched between the second insulating film and the conductive film is used as the second capacitor portion. The capacitance can be changed without changing the area, and the saturation charge amount can be controlled. That is, it is possible to control the saturated charge amount of the detection unit of the infrared detector without lowering the detection sensitivity.

【0012】本発明の赤外線検出器では、第2の絶縁膜
の膜厚及び/又は導電膜の面積を調整する方法で、容量
部の静電容量を制御して、検出感度を低下させることな
く、赤外線検出器の検出部の飽和電荷量を最適値に設定
することができる。
In the infrared detector according to the present invention, the capacitance of the capacitance portion is controlled by adjusting the thickness of the second insulating film and / or the area of the conductive film without lowering the detection sensitivity. In addition, the saturated charge amount of the detection unit of the infrared detector can be set to an optimum value.

【0013】本発明の赤外線検出器では、導電膜に反射
膜としての機能を持たせることができるので、信号電荷
を転送する配線部と反射膜と同じ材料で絶縁膜上に形成
する場合に生ずるマージンを通過する赤外線を反射させ
るように構成することができる。従来の赤外線検出器で
は、配線部と反射膜とを同じ絶縁膜上に形成すると、配
線部と反射膜との間にマージンが必要となり反射膜の面
積が限定されるので、反射膜で光吸収膜の全ての上方を
覆うことはできず、光吸収膜を透過した赤外線を全て反
射させることができないので、検出感度の低下を招いて
いた。しかし、本発明のように赤外線を反射する材料で
導電膜を形成することで、反射膜で反射しきれなかった
赤外線は導電膜で反射され光吸収膜に入射するので、検
出感度を低下させることなく、配線部と反射膜とを同じ
絶縁膜上に形成することができる。このような構造は、
配線部と反射膜とを同じ工程で形成することができるの
で、赤外線検出器の製造を容易にすることができる。
In the infrared detector according to the present invention, the conductive film can be provided with a function as a reflective film. This is caused when the wiring portion for transferring signal charges and the reflective film are formed on the insulating film using the same material. It can be configured to reflect infrared light passing through the margin. In conventional infrared detectors, if the wiring part and the reflection film are formed on the same insulating film, a margin is required between the wiring part and the reflection film, and the area of the reflection film is limited. It is not possible to cover the entire upper part of the film, and it is not possible to reflect all the infrared light transmitted through the light absorbing film, resulting in a decrease in detection sensitivity. However, by forming the conductive film using a material that reflects infrared light as in the present invention, infrared light that cannot be reflected by the reflective film is reflected by the conductive film and enters the light absorbing film, so that the detection sensitivity is reduced. In addition, the wiring portion and the reflection film can be formed on the same insulating film. Such a structure
Since the wiring portion and the reflection film can be formed in the same process, the manufacture of the infrared detector can be facilitated.

【0014】また、本発明の赤外線検出器を1次元又は
2次元に配列して赤外線検出器アレイとして用いてもよ
い。
The infrared detectors of the present invention may be arranged one-dimensionally or two-dimensionally and used as an infrared detector array.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は本発明の赤
外線検出器21を赤外線固体撮像装置の検出部として用
いた場合の平面図で、各赤外線検出器21は、赤外線を
検出する検出領域23、トランスファーゲート2、垂直
シフトレジスタ3及び配線部4を備えている。検出領域
23において、赤外線は信号電荷に変換され、トランス
ファーゲート2を介して垂直シフトレジスタ3に転送さ
れ、更に、信号電荷は、水平シフトレジスタ5に転送さ
れ、出力アンプ6から出力されるようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a plan view when the infrared detector 21 of the present invention is used as a detection unit of an infrared solid-state imaging device. Each infrared detector 21 has a detection area 23 for detecting infrared rays, a transfer gate 2, and a vertical shift register 3. And a wiring section 4. In the detection area 23, the infrared rays are converted into signal charges, transferred to the vertical shift register 3 via the transfer gate 2, and the signal charges are transferred to the horizontal shift register 5 and output from the output amplifier 6. Has become.

【0016】各赤外線検出器21は、図II-II線断面図
である図2及びIII-III線断面図である図3に示すよう
に赤外線を透過させることができるp型シリコン半導体
基板7、光吸収膜8、第1絶縁膜9、光反射膜10から
なる検出部23と、トランスファーゲート2、垂直シフ
トレジスタ3、ガードリング11、素子分離酸化膜1
2、P+ストップ層13、及び層間絶縁膜14を備える
電荷転送部24とからなり、半導体基板7上に例えば二
次元に配列され、赤外線検出器アレイとして利用され
る。本発明では上記検出部23において光反射膜10上
に第2の絶縁膜16を形成し、光反射膜10に対応する
第2の絶縁膜16上に導電膜15を形成し、この導電膜
15を接地して第2の電荷蓄積手段を形成している。
As shown in FIG. 2 which is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 2 and FIG. 3 which is a sectional view taken along the line III-III of FIG. A detector 23 including a light absorbing film 8, a first insulating film 9, and a light reflecting film 10, a transfer gate 2, a vertical shift register 3, a guard ring 11, and an element isolation oxide film 1
2, a charge transfer section 24 having a P + stop layer 13 and an interlayer insulating film 14. The charge transfer section 24 is, for example, two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate 7 and used as an infrared detector array. In the present invention, in the detection unit 23, a second insulating film 16 is formed on the light reflecting film 10 and a conductive film 15 is formed on the second insulating film 16 corresponding to the light reflecting film 10. Are grounded to form second charge storage means.

【0017】光吸収膜8は半導体層7とショットキー接
合をなすように形成された例えばPtSi膜とする。光
吸収膜8の端部には、光吸収膜8の周辺部の電界を緩和
するガードリング11が形成されている。さらに、光吸
収膜8の周囲を電気的に分離するように、半導体基板7
上には素子分離酸化膜12が形成され、素子酸化分離膜
12上には、P+ストップ層13を介して層間絶縁膜1
4が形成されている。
The light absorbing film 8 is, for example, a PtSi film formed so as to form a Schottky junction with the semiconductor layer 7. At an end of the light absorbing film 8, a guard ring 11 for relaxing an electric field around the light absorbing film 8 is formed. Furthermore, the semiconductor substrate 7 is electrically separated from the periphery of the light absorbing film 8.
An element isolation oxide film 12 is formed thereon, and an interlayer insulating film 1 is formed on the element oxide isolation film 12 via a P + stop layer 13.
4 are formed.

【0018】素子分離酸化膜12上には、トランスファ
ーゲート2と垂直シフトレジスタ3とが形成されてい
る。さらに、トランスファーゲート2と垂直シフトレジ
スタ3は、いずれも層間絶縁膜14で覆われている。ま
た、層間絶縁膜14には、配線部4が埋め込まれてい
る。
The transfer gate 2 and the vertical shift register 3 are formed on the element isolation oxide film 12. Further, the transfer gate 2 and the vertical shift register 3 are both covered with an interlayer insulating film 14. The wiring section 4 is buried in the interlayer insulating film 14.

【0019】絶縁膜9上には、赤外線を反射する金属性
の反射膜10が形成されている。例えばアルミからなる
反射膜10は、半導体基板7の裏面から入射し光吸収膜
8を透過した赤外線を反射させ再度光吸収膜8に入射さ
せるものであり、光吸収膜8の直上部を完全に覆うよう
に配置されている。また、絶縁膜9の膜厚は、(赤外線
検出器21が検出しようとする赤外線の波長)×(絶縁
膜をなす材料の屈折率)×1/4に設定されている。光
吸収膜8と反射膜10とに挟まれる絶縁膜9の厚さをこ
のように設定することで、光吸収膜8と反射膜10との
間で赤外線を光学的に共振させ、赤外線検出器21の検
出感度を向上させることができる。
On the insulating film 9, a metallic reflecting film 10 for reflecting infrared rays is formed. For example, the reflection film 10 made of aluminum reflects infrared light that has entered from the back surface of the semiconductor substrate 7 and has passed through the light absorption film 8 to be incident on the light absorption film 8 again. It is arranged to cover. The thickness of the insulating film 9 is set to (wavelength of infrared light to be detected by the infrared detector 21) × (refractive index of a material forming the insulating film) × 1 /. By setting the thickness of the insulating film 9 sandwiched between the light absorbing film 8 and the reflecting film 10 in this manner, infrared light is optically resonated between the light absorbing film 8 and the reflecting film 10, and the infrared detector 21 can be improved in detection sensitivity.

【0020】絶縁膜9上には、反射膜10を覆うように
上部絶縁膜16が形成され、上部絶縁膜16上には、光
吸収膜8と対向するように導電膜15が形成されてい
る。このように、反射膜10上に上部絶縁膜16と導電
膜15とを設け、絶縁膜9及び上部絶縁膜16とを光吸
収膜8及び導電膜15で挟んで第2の電荷蓄積手段であ
る容量部を形成したことが、本実施の形態1にかかる赤
外線検出器21の特徴である。この容量部で電極の役割
を果たす導電膜15はGNDに接地されている。
An upper insulating film 16 is formed on the insulating film 9 so as to cover the reflection film 10, and a conductive film 15 is formed on the upper insulating film 16 so as to face the light absorbing film 8. . As described above, the upper insulating film 16 and the conductive film 15 are provided on the reflective film 10, and the second charge storage means is formed by sandwiching the insulating film 9 and the upper insulating film 16 between the light absorbing film 8 and the conductive film 15. The formation of the capacitance portion is a feature of the infrared detector 21 according to the first embodiment. The conductive film 15 serving as an electrode in this capacitance portion is grounded to GND.

【0021】次に、赤外線検出器21の動作について説
明する。半導体基板7の裏面から入射した赤外線は、半
導体基板7を透過し光吸収膜8に到達する。また、半導
体基板7を透過しさらに光吸収膜8を透過した赤外線
は、反射膜10によって反射させ光吸収膜8に再入射す
る。光吸収膜8では赤外線が信号電荷に光電変換され、
赤外線検出器21の検出領域23に蓄積され、光吸収膜
8の電位を低下させる。検出領域23に蓄積された信号
電荷は、トランスファーゲート2を開くことで垂直シフ
トレジスタ3に転送され、垂直方向に順次転送される。
垂直方向に転送された信号電荷は、さらに水平シフトレ
ジスタ(図示せず)を介して出力アンプから出力され
る。また、トランスファーゲート2を開くことで、低下
していた光吸収膜8の電位はリセットされる。
Next, the operation of the infrared detector 21 will be described. Infrared rays incident from the back surface of the semiconductor substrate 7 pass through the semiconductor substrate 7 and reach the light absorbing film 8. In addition, the infrared light transmitted through the semiconductor substrate 7 and further transmitted through the light absorbing film 8 is reflected by the reflecting film 10 and reenters the light absorbing film 8. In the light absorbing film 8, infrared light is photoelectrically converted into signal charges,
It is accumulated in the detection region 23 of the infrared detector 21 and lowers the potential of the light absorbing film 8. The signal charges accumulated in the detection region 23 are transferred to the vertical shift register 3 by opening the transfer gate 2, and are sequentially transferred in the vertical direction.
The signal charges transferred in the vertical direction are further output from an output amplifier via a horizontal shift register (not shown). Opening the transfer gate 2 resets the lowered potential of the light absorbing film 8.

【0022】赤外線検出器21の検出領域23の飽和電
荷量は、検出領域23の静電容量に依存する。従って、
検出領域23の静電容量を調整することで、検出領域2
3の飽和電荷量を制御することができる。赤外線検出器
23の静電容量は、導電膜15と半導体基板7との間の
静電容量C、ガードリング11とP+チャンネルストッ
プ層13との間の静電容量Cc、半導体基板7とP+チャ
ンネルストップ層13との間の静電容量Cg及び半導体
基板7の静電容量Csの合計であるが、検出領域23の
静電容量の大部分は静電容量Cであるから、検出領域2
3の飽和電荷量を制御するには、静電容量Cを調節すれ
ばよい。
The amount of saturation charge in the detection region 23 of the infrared detector 21 depends on the capacitance of the detection region 23. Therefore,
By adjusting the capacitance of the detection area 23, the detection area 2
3 can be controlled. The capacitance of the infrared detector 23 is the capacitance C between the conductive film 15 and the semiconductor substrate 7, the capacitance C c between the guard ring 11 and the P + channel stop layer 13, and the capacitance of the semiconductor substrate 7. This is the sum of the capacitance C g between the P + channel stop layer 13 and the capacitance C s of the semiconductor substrate 7. Since most of the capacitance of the detection region 23 is the capacitance C, Detection area 2
In order to control the saturated charge amount of No. 3, the capacitance C may be adjusted.

【0023】反射膜10がフローティングの場合、静電
容量Cは、第1の絶縁膜はそのままで、第2の上部絶縁
膜16の厚さを変更させることで調節することができ、
検出感度に影響を与えるものではない。
When the reflecting film 10 is floating, the capacitance C can be adjusted by changing the thickness of the second upper insulating film 16 while keeping the first insulating film as it is.
It does not affect the detection sensitivity.

【0024】また、静電容量Cは、導電膜15の面積を
変化させることで、赤外線検出器21の検出感度を損な
うことなく静電容量Cを制御することもできる。
The capacitance C can be controlled by changing the area of the conductive film 15 without deteriorating the detection sensitivity of the infrared detector 21.

【0025】このように、絶縁膜16の厚さ又は導電膜
15の面積を変化させることで、静電容量Cを変化させ
検出領域23の容量を制御し、検出領域23の飽和電荷
量を制御することができる。したがって、従来のように
検出領域の飽和電荷量に対応するように、垂直シフトレ
ジスタ、水平シフトレジスタ及び出力アンプの飽和電荷
量を設定する必要はなく、検出領域23、垂直シフトレ
ジスタ3、水平シフトレジスタ及び出力アンプの各飽和
電荷量をバランスよく設定することができる。
As described above, by changing the thickness of the insulating film 16 or the area of the conductive film 15, the capacitance C is changed to control the capacitance of the detection region 23, and to control the saturation charge of the detection region 23. can do. Therefore, it is not necessary to set the saturation charge amount of the vertical shift register, the horizontal shift register, and the output amplifier so as to correspond to the saturation charge amount of the detection region as in the related art. The saturated charge amounts of the register and the output amplifier can be set in a well-balanced manner.

【0026】尚、上記図1には赤外線検出器21を二次
元に配置した赤外線検出器アレイを示したが、本発明は
二次元配列に限定されるものではなく、赤外線検出器2
1を一次元に配置した赤外線検出器アレイであってもよ
い。
Although FIG. 1 shows an infrared detector array in which the infrared detectors 21 are arranged two-dimensionally, the present invention is not limited to a two-dimensional array, and the infrared detector 2
It may be an infrared detector array in which ones are arranged one-dimensionally.

【0027】実施の形態2.次に、図4及び図5を参照
して、本発明の実施の形態2にかかる赤外線検出器22
について説明する。
Embodiment 2 FIG. Next, with reference to FIGS. 4 and 5, the infrared detector 22 according to the second embodiment of the present invention will be described.
Will be described.

【0028】赤外線検出器22は、上記実施の形態1で
説明した赤外線検出器21を変形したものであり、
(1)絶縁膜9間に埋め込まれていた配線部4aを光反
射膜9と同じ材料で絶縁膜上に形成し、(2)それによ
り生ずる配線部4aと光反射膜9との間を通過する赤外
線を導電膜15bに反射膜の機能を持たせて反射膜10
とで、光吸収膜6の直上を全て覆うように配置したこと
が赤外線検出器21と異なる。尚、赤外線検出器22で
用いられる半導体基板7、光吸収膜8、絶縁膜9、ガー
ドリング11、P+ストップ層13及び層間絶縁膜14
は、上記実施の形態1と同様である。
The infrared detector 22 is a modification of the infrared detector 21 described in the first embodiment.
(1) The wiring portion 4a buried between the insulating films 9 is formed on the insulating film using the same material as the light reflecting film 9, and (2) the resulting wiring portion 4a passes between the wiring portion 4a and the light reflecting film 9. Infrared light is applied to the conductive film 15b so that the conductive film 15b has the function of a reflective film.
This is different from the infrared detector 21 in that the infrared detector 21 is disposed so as to cover the entire area immediately above the light absorbing film 6. The semiconductor substrate 7, the light absorbing film 8, the insulating film 9, the guard ring 11, the P + stop layer 13, and the interlayer insulating film 14 used in the infrared detector 22 are used.
Is the same as in the first embodiment.

【0029】絶縁膜9上に反射膜10aと配線部4aと
を同じ材料で形成することは、反射膜10aを製造する
工程と配線部を製造する工程とを共通にし、赤外線検出
器22の製造を容易にする反面、反射膜10aと配線部
4aとの間にマージンが必要となり、反射膜10aを形
成することができる領域が限定されるので、光吸収膜8
の直上を全て覆うような反射膜10aを形成することが
できず、光吸収膜8を透過した赤外線を全て反射膜10
で反射させ光吸収膜8に入射させることはできない。し
かしながら、本実施の形態2のように、反射膜10によ
って覆われていない光吸収膜8の直上部に導電膜15b
を形成することで、反射膜10aで反射されることがな
かった赤外線は、導電膜15aによって反射され光吸収
膜8に入射するので、赤外線検出器22の検出感度は低
下することはない。
Forming the reflection film 10a and the wiring portion 4a on the insulating film 9 with the same material makes the process of manufacturing the reflection film 10a and the process of manufacturing the wiring portion common, and the manufacturing of the infrared detector 22 On the other hand, a margin is required between the reflection film 10a and the wiring portion 4a, and the area where the reflection film 10a can be formed is limited.
Can not be formed so as to cover the entire area immediately above the light-absorbing film 8.
And cannot enter the light absorbing film 8. However, as in the second embodiment, the conductive film 15 b is provided directly above the light absorbing film 8 not covered by the reflective film 10.
Is formed, the infrared rays that have not been reflected by the reflective film 10a are reflected by the conductive film 15a and enter the light absorbing film 8, so that the detection sensitivity of the infrared detector 22 does not decrease.

【0030】また、光吸収膜8のガードリング11で挟
まれる部分の直上に位置する第2の絶縁体膜16aの膜
厚は、(検出しようとする赤外線の波長)×(絶縁膜を
なす材料の屈折率)×1/2に設定されている。このよ
うにして、光吸収膜8と導電膜15aとの間で、導電膜
15aで反射された赤外線を光学的に共振させること
で、赤外線検出器22の検出感度を向上させることがで
きる。
The thickness of the second insulator film 16a located immediately above the portion of the light absorbing film 8 sandwiched by the guard ring 11 is (wavelength of infrared light to be detected) .times. (Material of the insulating film) (Refraction index) × 1/2. As described above, the detection sensitivity of the infrared detector 22 can be improved by optically resonating the infrared light reflected by the conductive film 15a between the light absorbing film 8 and the conductive film 15a.

【0031】上記実施の形態1と同様に、赤外線検出器
22は、導電膜15aの面積を変化させることで、赤外
線検出器22の検出部23の容量を制御し、検出部23
の飽和電荷量を制御することができる。このように、赤
外線検出器22の検出部23の飽和電荷量を制御するこ
とで、従来のように検出部23の飽和電荷量に対応する
ように、垂直シフトレジスタ、水平シフトレジスタ及び
出力アンプの飽和電荷量を設定することが不用になるの
で、赤外線検出器22を設計する際、検出部23、垂直
シフトレジスタ3、水平シフトレジスタ及び出力アンプ
の各飽和電荷量をバランスよく設定することができる。
As in the first embodiment, the infrared detector 22 controls the capacity of the detection unit 23 of the infrared detector 22 by changing the area of the conductive film 15a.
Can be controlled. As described above, by controlling the saturated charge amount of the detection unit 23 of the infrared detector 22, the vertical shift register, the horizontal shift register, and the output amplifier are controlled so as to correspond to the saturated charge amount of the detection unit 23 as in the related art. Since it is unnecessary to set the saturated charge amount, when designing the infrared detector 22, the saturated charge amounts of the detection unit 23, the vertical shift register 3, the horizontal shift register, and the output amplifier can be set in a well-balanced manner. .

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の赤外線検出器は、反射膜上に第
2の絶縁膜と導電膜とを設け、第2の絶縁膜と導電膜と
で挟んだ領域を新たに容量部として形成することで、第
1の絶縁膜の膜厚及び光反射膜の設計を変更することな
く、赤外線検出器の検出部の容量を変更し、飽和電荷量
を制御することができる。即ち、検出感度を低下させる
ことなく、赤外線検出器の検出部の飽和電荷量を制御す
ることができる。
According to the infrared detector of the present invention, a second insulating film and a conductive film are provided on a reflective film, and a region sandwiched between the second insulating film and the conductive film is newly formed as a capacitance portion. Thus, the capacitance of the detection unit of the infrared detector can be changed and the saturation charge amount can be controlled without changing the thickness of the first insulating film and the design of the light reflection film. That is, it is possible to control the saturated charge amount of the detection unit of the infrared detector without lowering the detection sensitivity.

【0033】本発明の赤外線検出器において、第2の絶
縁膜の膜厚及び/又は導電膜の面積を調整する方法で、
容量部の静電容量を全体として制御することができる。
したがって、検出感度を低下させることなく、赤外線検
出器の検出部の飽和電荷量を最適値に設定することが容
易である。
In the infrared detector of the present invention, the method for adjusting the thickness of the second insulating film and / or the area of the conductive film is as follows.
The capacitance of the capacitance unit can be controlled as a whole.
Therefore, it is easy to set the saturation charge amount of the detection unit of the infrared detector to an optimum value without lowering the detection sensitivity.

【0034】また、本発明の赤外線検出器においては、
信号電荷を転送する配線部を反射膜と同じ材料で絶縁膜
上に形成して、赤外線を反射する材料で導電膜を形成し
たので、配線部と反射膜との間にマージンが必要とな
り、反射膜で光吸収膜の全ての上方を覆うことはできな
いが、導電膜で反射しきれなかった赤外線を反射して光
吸収膜に入射させることができる。よって、配線部と反
射膜とを同じ工程で同じ絶縁膜上に形成することで、赤
外線検出器を容易に製造しつつ赤外線の検出感度を損な
うことがない。
In the infrared detector of the present invention,
The wiring part for transferring signal charges was formed on the insulating film using the same material as the reflective film, and the conductive film was formed using a material that reflects infrared light.Therefore, a margin was required between the wiring part and the reflective film. Although it is not possible to cover the entire area above the light absorbing film with the film, it is possible to reflect infrared light that could not be reflected by the conductive film and make the infrared light incident on the light absorbing film. Therefore, by forming the wiring portion and the reflective film on the same insulating film in the same step, the infrared detector can be easily manufactured and the detection sensitivity of infrared light is not deteriorated.

【0035】本発明の赤外線検出器を1次元又は2次元
に配列することで、検出感度の優れた赤外線検出器アレ
イを得ることができる。
By arranging the infrared detector of the present invention one-dimensionally or two-dimensionally, an infrared detector array having excellent detection sensitivity can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる赤外線検出器
アレイを示す。
FIG. 1 shows an infrared detector array according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1にかかる赤外線検出器
を示すもので、図1II-II線に沿った断面図を示す。
FIG. 2 shows the infrared detector according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view along the line II-II in FIG.

【図3】 本発明の実施の形態1にかかる赤外線検出器
を示すもので、図1のIII−III線に沿った断面図を示
す。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the infrared detector according to the first embodiment of the present invention, taken along line III-III of FIG. 1;

【図4】 本発明の実施の形態2にかかる赤外線検出器
を示すもので、図1のII−II線に沿った断面図を示す。
FIG. 4 shows an infrared detector according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.

【図5】 本発明の実施の形態2にかかる赤外線検出器
を示すもので、図1のIII−III線に沿った断面図を示
す。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the infrared detector according to the second embodiment of the present invention, taken along line III-III of FIG. 1;

【図6】 従来の赤外線検出器の断面図を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional view of a conventional infrared detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 トランスファーゲート、 4,4a 配線部、 7
半導体基板、 8光吸収膜、 9 絶縁膜、 10
光反射膜、 15,15a 導電膜、 16上部絶縁
膜、 21,22 赤外線検出器。
2 transfer gate, 4,4a wiring section, 7
Semiconductor substrate, 8 light absorbing film, 9 insulating film, 10
Light reflection film, 15, 15a conductive film, 16 upper insulating film, 21, 22 infrared detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB22 CC03 EE05 EE08 FF35 GG05 4M118 AA01 AA02 AB01 BA10 CA06 CA17 CB14 FA06 FA26 FA28 FA33 GA02 GA08 GB03 GB06 GB11 GB15 GB17 5F038 AC02 CA05 CD04 CD14 5F049 MA05 MB02 NA16 NB05 QA13 RA03 RA06 SS03 SZ16 SZ20 WA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 BB22 CC03 EE05 EE08 FF35 GG05 4M118 AA01 AA02 AB01 BA10 CA06 CA17 CB14 FA06 FA26 FA28 FA33 GA02 GA08 GB03 GB06 GB11 GB15 GB17 5F038 AC02 CA05 CD04 CD14 5F049 MA05 MB05 Q05 RA03 RA06 SS03 SZ16 SZ20 WA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 赤外線が透過する半導体基板と、上記半
導体基板の赤外線入射側とは反対側の表面に形成され、
赤外線を吸収して光電変換する光吸収膜と、上記光吸収
膜を透過した赤外線を反射して上記光吸収膜に再度入射
させる反射膜と、上記光吸収膜と上記反射膜との間に形
成され、光電変換された信号電荷を蓄積するための絶縁
膜とで構成される赤外線検出部を有し、上記半導体基板
の裏面から入射した赤外線を上記光吸収膜で光電変換し
て検出する赤外線検出器であって、 上記反射膜上に形成された第2の絶縁膜とそれを覆う導
電膜とからなる第2の電荷蓄積手段を設けてなることを
特徴とする赤外線検出器。
1. A semiconductor substrate through which infrared light is transmitted, and a semiconductor substrate formed on a surface of the semiconductor substrate opposite to the infrared incident side,
A light absorbing film that absorbs infrared light and performs photoelectric conversion, a reflecting film that reflects infrared light transmitted through the light absorbing film and makes the light incident on the light absorbing film again, and is formed between the light absorbing film and the reflecting film; And an infrared detecting unit configured to include an insulating film for storing photoelectrically converted signal charges, and an infrared detecting unit that photoelectrically converts and detects infrared light incident from the back surface of the semiconductor substrate with the light absorbing film. An infrared detector, comprising: a second charge storage means including a second insulating film formed on the reflective film and a conductive film covering the second insulating film.
【請求項2】 上記第2の電荷蓄積手段の容量をその第
2の絶縁膜の膜厚及び/又は導電膜の面積によって調整
することを特徴とする請求項1記載の赤外線検出器。
2. The infrared detector according to claim 1, wherein the capacitance of the second charge storage means is adjusted by the thickness of the second insulating film and / or the area of the conductive film.
【請求項3】 信号電荷を転送する配線部が、上記反射
膜と同じ材料で上記絶縁膜上に一定のマージンをおいて
形成され、上記導電膜が、上記半導体基板の裏面から入
射し、上記反射膜で反射されず、上記マージンを透過す
る赤外線を反射して上記光吸収膜に入射させるように構
成されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれ
か1つに記載の赤外線検出器。
3. A wiring portion for transferring signal charges is formed on the insulating film with a certain margin using the same material as the reflective film, and the conductive film enters from a back surface of the semiconductor substrate, and The infrared ray detection device according to any one of claims 1 and 2, wherein the infrared ray detection device is configured to reflect infrared light that is not reflected by the reflection film but passes through the margin and enters the light absorption film. vessel.
【請求項4】 上記請求項1ないし3のいずれか1つに
記載の赤外線検出器を1次元又は2次元に配列したこと
を特徴とする赤外線検出器アレイ。
4. An infrared detector array, wherein the infrared detectors according to claim 1 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
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