CN105009287A - 背面入射型能量线检测元件 - Google Patents

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Abstract

背面入射型能量线检测元件(1)具备半导体基板(11)和保护膜(21)。半导体基板(11)具有作为能量线入射面的第一主面(11a)、以及与第一主面(11a)相对的第二主面(11b)，并且根据能量线的入射而产生电荷的电荷产生区域(13)设置在第二主面(11b)侧。保护膜(21)以至少覆盖电荷产生区域(13)的方式设置在半导体基板(11)的第二主面(11b)侧，并包含硅氮化物或硅氮氧化物。保护膜(21)具有缓和在保护膜(21)产生的应力的应力缓和部。

Description

背面入射型能量线检测元件
技术领域
本发明涉及一种背面入射型能量线检测元件。
背景技术
众所周知，有如下的背面入射型能量线检测元件(例如参考专利文献1)，其具备半导体基板，该半导体基板具有作为能量线入射面的第一主面以及与该能量线入射面相对的第二主面，并根据能量线的入射而产生电荷的电荷产生区域设置在第二主面侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-335624号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在背面入射型能量线检测元件中，包含硅氮化物或硅氮氧化物的保护膜配置在半导体基板的第二主面侧。包含硅氮化物或硅氮氧化物的保护膜不仅在物理性上保护元件，而且作为向半导体基板提供氢的含氢膜或氢供给膜发挥功能。上述保护膜能够通过向半导体基板提供氢而降低半导体基板的界面能级。因此，上述保护膜具有降低暗电流的效果。
在包含硅氮化物或硅氮氧化物的保护膜中，在该保护膜的成膜时会产生应力。在背面入射型能量线检测元件中，出于不使所产生的电荷扩散而降低分辨率的目的以及缩短电荷的移动距离来高速地读出电荷的目的，特别使半导体基板薄化。因此，背面入射型能量线检测元件与能量线从第二主面侧入射的第二主面入射型能量线检测元件相比，容易受到在保护膜产生的应力的大的影响。作为由保护膜的应力所产生的影响之一，存在白斑现象。白斑现象是在对应于在电荷产生区域产生的电荷而获得的图像中由暗电流所致的缺陷像素作为白斑而显示的现象。
本发明的目的在于提供一种可以缓和在保护膜产生的应力的背面入射型能量线检测元件。
解决问题的技术手段
本发明的一个观点所涉及的背面入射型能量线检测元件具备：半导体基板，其具有作为能量线入射面的第一主面和与能量线入射面相对的第二主面，并且根据能量线的入射而产生电荷的电荷产生区域设置在第二主面侧；以及保护膜，其以至少覆盖电荷产生区域的方式设置在第二主面侧，并且包含硅氮化物或硅氮氧化物，保护膜具有缓和在保护膜产生的应力的应力缓和部。
在本发明的一个观点所涉及的背面入射型能量线检测元件中，包含硅氮化物或硅氮氧化物的保护膜以至少覆盖电荷产生区域的方式设置于半导体基板的第二主面侧。因此，能够通过保护膜来降低暗电流和在物理性上保护元件。保护膜由于具有应力缓和部，因此能够缓和在保护膜产生的应力。因此，能够实现白斑现象等图像缺陷的产生得以抑制的背面入射型能量线检测元件。
可选地，应力缓和部是凹向保护膜的厚度方向的有底状或无底状的凹部。在应力缓和部是有底状的凹部的情况下，保护膜的厚度在凹部的位置薄。在应力缓和部是无底状的凹部的情况下，保护膜在凹部的位置不存在。无论在何种情况下，均能够通过比较简单的结构来切实地缓和在保护膜产生的应力。根据降低暗电流的观点和在物理性上保护的观点，应力缓和部可以是有底状的凹部。
可选地，凹部是在与第二主面平行的方向上延伸的槽部。在这种情况下，在槽部的位置缓和在保护膜产生的应力。因此，在明确应力集中的部位的情况下，能够通过槽部位于该部位来简单地且切实地缓和在保护膜产生的应力集中。
可选地，保护膜作为应力缓和部具有在同一方向上延伸的多个槽部。在这种情况下，能够更进一步缓和在保护膜产生的应力。
可选地，电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，并且还具备电荷传输部，该电荷传输部以与电荷产生区域相对的方式配置，并且分别在与第一方向正交的第二方向上传输在各个能量线感应区域产生的电荷，多个槽部在沿着第一方向的方向上延伸。在这种情况下，在第二方向上，由多个槽部所产生的应力缓和效果高。由于多个槽部排列在传输电荷的方向即第二方向上，因此多个能量线感应区域间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。
可选地，电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，还具备电荷传输部，该电荷传输部以与电荷产生区域相对的方式配置，并且分别沿着与第一方向正交的第二方向传输在各个能量线感应区域产生的电荷，多个槽部在沿着第二方向的方向上延伸。在这种情况下，在第一方向上，可以获得由多个槽部所产生的高的应力缓和效果。
可选地，多个槽部以对应于相邻的两个能量线感应区域之间的区域的方式配置。在半导体基板的相邻的两个能量线感应区域之间的区域中，难以产生暗电流。多个槽部通过以对应于相邻的两个能量线感应区域之间的区域的方式配置，从而能够在不妨碍暗电流的降低效果的情况下缓和在保护膜产生的应力。
可选地，凹部是格子状的槽部。在这种情况下，在槽部延伸的各个方向上可以获得高的应力缓和效果。
可选地，保护膜具有二维排列的多个凹部作为应力缓和部。在这种情况下，在排列有多个凹部的各个方向上，获得高的应力缓和效果。
可选地，电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，还具备包含电荷传输部，该电荷传输部以与电荷产生区域相对的方式配置，并且分别沿着与第一方向正交的第二方向传输在各个能量线感应区域产生的电荷，电荷传输部具有在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸且相互隔开间隔而配置的多根配线，多个槽部位于多根配线上。在这种情况下，由于多根配线在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸，因此多个槽部在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸。通过槽部而在第一方向和第二方向上获得高的应力缓和效果。由于在传输电荷的方向即第二方向上排列有多个槽部，因此多个能量线感应区域间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。
在元件的配置有配线的区域中，与相邻的两个配线之间的区域相比，难以产生暗电流。其在于如下理由。配置有配线的区域通过配线而容易封闭氢。封闭于配置有配线的区域的氢有助于暗电流的降低。因此，在多个槽部位于多根配线上的情况下，能够在不妨碍暗电流的降低效果的情况下缓和在保护膜产生的应力。由于多个槽部位于多根配线上，因此无法否认对配线在物理性上保护效果的降低。由于配线的宽度窄，因此与配线的宽度对应的槽部的宽度也窄。因此，保护膜整体的在物理性上保护元件的效果不会大幅降低。
可选地，电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，还具备电荷传输部，该电荷传输部以对应于电荷产生区域的方式配置，并且分别沿着与第一方向正交的第二方向传输在各个能量线感应区域产生的电荷，电荷传输部具有在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸且相互隔开间隔而配置的多根配线，多个槽部位于相邻的两个配线之间的区域上。在这种情况下，由于多根配线在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸，因此多个槽部也在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸。在第一方向和第二方向上，获得较高的应力缓和效果。由于多个槽部排列在传输电荷的方向即第二方向上，因此多个能量线感应区域间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。由于多个槽部位于相邻的两个配线之间的区域上，因此各配线通过保护膜而被切实地保护，从而能够防止配线的短路或断线。
发明的效果
根据本发明，能够提供能够缓和在保护膜产生的应力的背面入射型能量线检测元件。
附图说明
图1是从第一主面侧看第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。
图2是从第二主面侧看第2实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。
图3是用于说明沿着图1和图2所示的III-III线的截面结构的图。
图4是示意性地表示第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的结构的图。
图5是表示辅助配线和电荷排出用配线的配置的一个例子的结构图。
图6是表示溢出和像素分离部的配置的一个例子的结构图。
图7是从第二主面侧看第1实施方式所涉及的变化例的背面入射型能量线检测元件的图。
图8是从第二主面侧看第2实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。
图9是用于说明沿着图8所示的IX-IX线的截面结构的图。
图10是从第二主面侧看第3实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。
图11是表示第4实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图12是表示第5实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图13是表示第6实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图14是表示第7实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图15是表示第8实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图16是表示第9实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件中的保护膜的图。
图17是用于说明背面入射型能量线检测元件的截面结构的图。
符号的说明：
1…背面入射型能量线检测元件，11…半导体基板，11a…第一主面，11b…第二主面，13…电荷产生区域，21…保护膜，23…槽部(应力缓和部)，24…凹部(应力缓和部)，121n～123n、130n…配线，131…能量线感应区域，132…电荷传输部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再者，在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复说明。
(第1实施方式)
首先，参照图1～图6，说明第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的结构。图1是从第一主面侧看第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。图2是从第二主面侧看第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。图3是用于说明沿着图1和图2所示的III-III线的截面结构的图。图4是示意性地表示第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的结构的图。图5是表示辅助配线和电荷排出用配线的配置的一个例子的结构图。图6是表示溢出和像素分离部的配置的一个例子的结构图。
如图1和图3所示，背面入射型能量线检测元件1具备半导体基板11。半导体基板11是由硅构成的基板。半导体基板11具有相互相对的第一主面11a和第二主面11b。第一主面11a是能量线入射的能量线入射面。在半导体基板11的第二主面11b侧，设置有根据入射的能量线而产生电荷的电荷产生区域13。
如图3所示，半导体基板11具有薄型部。薄型部通过使半导体基板11的与电荷产生区域13相对的区域余留该区域的周边部分并从第一主面11a侧进行薄化而成形。半导体基板11具有位于薄型部的周围的厚的框部。薄型部的厚度为几十微米左右。框部的厚度为几百微米左右。
参照图4和图5，就电荷产生区域13的结构进行说明。电荷产生区域13具有能量线感应区域131。能量线感应区域131是对能量线的入射进行感应并产生与能量线的入射强度对应的电荷的区域。通过能量线感应区域131并排配置在第一方向上，从而并置有多个能量线感应区域131。能量线感应区域131包含光电二极管。通过能量线入射到能量线感应区域131的光电二极管，从而通过光电效应产生电荷。
其次，就电荷传输部132进行说明。背面入射型能量线检测元件1具备电荷传输部132。电荷传输部132以与电荷产生区域13相对的方式配置。电荷传输部132分别在与第一方向(图4的横向方向)正交的第二方向(图4的纵向方向)上传输在能量线感应区域131产生的电荷。
在本实施方式中，作为传输在电荷产生区域13产生的电荷的方式，以全幅传输(FFT，Full Frame Transfer)方式的CCD为例进行说明。在这种情况下，FFT方式的CCD以与电荷产生区域13相对的方式配置。传输电荷的方式不限定于FFT方式的CCD。图4中为了说明电荷的传输，就传输电荷的电极或配线等仅表示传输电极。在图4中，未图示辅助配线和电荷排出用配线。
在电荷传输部132，排列有多个垂直传输通道6。垂直传输通道6在第二方向上传输在能量线感应区域131产生的电荷。令与垂直传输通道6正交的第一方向为长度方向，形成有由多个垂直传输电极构成的垂直传输电极群7，该多个垂直传输电极由多晶硅构成。通过垂直传输通道6和垂直传输电极群7，构成了垂直移位寄存器。
在垂直传输电极群7中，在多个传输电极中的每个传输电极施加有传输电压。多个传输电极在与电荷产生区域13相对的位置排列有多个。在本实施方式中，两个施加有不同相的传输电压φv1和φv2的传输电极分别成组地在与能量线感应区域131相对的位置排列在第一方向上。这里为了说明而令传输电压的相数为两相，但相数并不限定。由此，进行向第二方向的电荷的传输。
所排列的各个垂直传输通道6连接于水平传输通道8。形成有与垂直传输通道6正交且由多个水平传输电极构成的水平传输电极群9。通过水平传输通道8和水平传输电极群9，构成了水平移位寄存器。
在水平传输电极群9中，在多个水平传输电极中的每个水平传输电极施加有传输电压。多个水平传输电极在与电荷产生区域13相对的位置排列有多个。在本实施方式中，两个被施加有不同相的传输电压φH1和φH2的传输电极成组地在与能量线感应区域131相对的位置上排列在向第二方向上。这里为了说明而令传输电压的相数为两相，但相数并不限定。通过多个水平传输电极，进行向第一方向的电荷的传输。
其次，参照图5，就由垂直移位寄存器构成的各电极和配线的垂直移位寄存器的结构，参照具体的结构例进行说明，该垂直移位寄存器由垂直传输通道6和垂直传输电极群7构成。这里，关于水平移位寄存器的水平传输通道8、水平传输电极群9和附设于它们的电荷读出部5等的结构，与图4所示者同样，以下省略图示和说明。
通过由垂直传输通道6和垂直传输电极群7构成的垂直移位寄存器、以及由水平传输通道8和水平传输电极群9构成的水平移位寄存器来传输电荷。电荷传输至电荷读出部5。电荷的传输受电荷传输控制部70控制。电荷读出部5为电荷放大器等，电荷读出部5将电荷转换成电压。电荷通过电荷读出部5而作为时间序列信号被读出。
图5为了说明而表示了被垂直传输通道6和垂直传输电极群7划分的格子状的二维的像素排列。图5以实线划分能量线感应区域131来图示。所构成的二维像素排列可以是例如约20μm×20μm的像素二维地在第一方向上配置有512列、1024列或2048列，并在第二方向上配置有128行、256行或512行。各像素对应于能量线感应区域131的光电二极管。关于电极和配线，省略设置在能量线感应区域131的上部的垂直传输电极群7的各垂直传输电极的图示。设置在垂直传输电极的上部的辅助配线121n～123n(n为正整数)和电荷排出用配线130n(n为正整数)的各配线由其配线图案示意性地图示。图5表示辅助配线121n～123n(n为1～4)和电荷排出用配线130n(n为2或3)。
能量线感应区域131通过在第二方向上延伸的多个垂直传输通道6而沿着第一方向被分割成多列。图5表示了16列的像素列H1～H16作为例子。
图5所示的背面入射型能量线检测元件1通过三相传输电压φ1～φ3构成为进行第二方向的电荷传输的三相驱动型。这里为了说明而令传输电压的相数为三相。传输电压的相数并不限定。能量线感应区域131通过施加有这些三相的传输电压φ1～φ3的三个垂直传输电极成组地构成的垂直传输电极群7而沿着第二方向被分割为多行。在图5中，表示了16行的像素行V1～V16作为例子。
通过划分第一方向的像素列H1～H16和划分第二方向的像素行V1～V16，从而能量线感应区域131具有二维排列的16×16个像素而构成。
电荷传输部132具备辅助配线121n～123n和电荷排出用配线130n的各配线。辅助配线121n～123n和电荷排出用配线130n例如由比垂直传输电极所使用的多晶硅低的电阻的材质形成。作为比多晶硅低的电阻的材质，可以列举铝(Al)等金属或金属硅化物。
辅助配线121n～123n分别将三相的传输电压φ1～φ3辅助地提供给对应的垂直传输电极。辅助配线121n～123n各个电连接于多个垂直传输电极的各个而设置。图5中的辅助配线121n～123n与垂直传输电极的连接点的位置通过各辅助配线上的白圈而图示。
这些辅助配线通过令对应于三相的传输电压φ1～φ3的上述的三个辅助配线121n～123n为一组的配线图案，从而分别形成为大致在第一方向上延伸的形状。在各个辅助配线121n～123n，从其左右的端部提供传输电压φ1～φ3。通过这样地令与三相的传输电压φ1～φ3对应的辅助配线121n～123n为一组的配线图案的结构，从而传输电压有效地提供给各垂直传输电极。
图5和图6所示的过剩电荷排出区域12相对于能量线感应区域131，分别形成在沿着第二方向的规定的一边侧。由此，在能量线感应区域131产生的过剩电荷向过剩电荷排出区域12聚集。
如图5所示，过剩电荷排出区域12相对于下方的8行像素行V1～V8所包含的16×8个像素而沿着第二方向的边连续地分别形成在两列像素列H1,H2、两列像素列H3,H4、两列像素列H5,H6、两列像素列H7,H8、两列像素列H9,H10、两列像素列H11,H12、两列像素列H13,H14和两列像素列H15,H16的各自的分界区域。
过剩电荷排出区域12相对于上方的8个像素行V9～V16所包含的16×8个像素而沿着第二方向的边连续地分别形成于两列像素列H2,H3、两列像素列H4,H5、两列像素列H6,H7、两列像素列H8,H9、两列像素列H10,H11、两列像素列H12,H13和两列像素列H14,H15的各自的分界区域、像素列H1的左侧的区域、以及像素列H16的右侧的区域。
向过剩电荷排出区域12聚集的电荷通过排出过剩电荷的电荷排出用配线130n而排出。电荷排出用配线130n设置在电荷传输部132。通过电荷排出用配线130n，从而能够从端子Vofd有效地排出在能量线感应区域131产生的过剩电荷。
因此，通过过剩电荷排出区域12，即便在能量线感应区域131产生的电荷超过能量线感应区域131的蓄积容量的情况下，也能够防止向其他能量线感应区域131漏出的光晕(blooming)等不良情况。例如，也可以形成有溢出部作为过剩电荷排出区域12。
过剩电荷排出区域12也可以相对于能量线感应区域131中的沿着第二方向的像素列所包含的各像素，以在沿着第二方向的一边侧形成有过剩电荷排出区域12的像素数与在沿着第二方向的另一边侧形成有过剩电荷排出区域12的像素数大致相等的方式形成。
作为对位于带式输送机上的物体等以一定速度移动的物体进行摄像的方法，例如存在使用以与物体的移动速度对应的速度传输蓄积于电荷产生区域的电荷并且蓄积电荷的TDI(Time Delay and Integration，时间延时积分)驱动法的情况。TDI驱动法在像素列的一侧或另一侧形成有过剩电荷排出区域12的像素数在每个像素列大致相等的情况下，能够适当地补充由过剩电荷排出区域12所致的不灵敏区域。
如图5和图6所示，像素分离部14相对于能量线感应区域131而分别形成在沿着第二方向的规定的另一边侧。如图6所示，背面入射型能量线检测元件1具有像素分离部14。像素分离部14分离像素。像素分离部14是由例如LOCOS(local oxidation of silicon，硅局部氧化)形成的氧化膜(SiO2)。
如图5所示，像素分离部14相对于下方的8列像素行V1～V8所包含的16×8个像素而沿着第二方向的边连续地分别形成在两列像素列H2,H3、两列像素列H4,H5、两列像素列H6,H7、两列像素列H8,H9、两列像素列H10,H11、两列像素列H12,H13和两列像素列H14,H15的各自的分界区域。
像素分离部14相对于上方的8个像素行V9～V16所包含的16×8个像素而沿着第二方向的边连续地分别形成在两列像素列H1、H2、两列像素列H3,H4、两列像素列H5,H6、两列像素列H7,H8、两列像素列H9,H10、两列像素列H11,H12、两列像素列H13,H14和两列像素列H15,H16的各自的分界区域。也可以形成在像素列H1的第二方向左侧的区域和像素列H16的第二方向右侧的区域。
如图2所示，保护膜21以至少覆盖电荷产生区域13的方式配备在半导体基板11的第二主面11b侧。在本实施方式中，如图2和图3所示，保护膜21以覆盖半导体基板11的第二主面11b侧整体的方式设置。保护膜21由含有硅氮化物或硅氮氧化物的构件形成。保护膜21的厚度为几微米左右。保护膜21也可以由例如电浆CVD(ChemicalVapor Deposition，化学气相淀积)法形成。
如图2和图3所示，保护膜21具有凹向厚度方向的槽部23。在本实施方式中，说明槽部23作为应力缓和部发挥功能的情况。保护膜21在相对于保护膜21的厚度方向而大致垂直的方向上具有底面23a。保护膜21在相对于保护膜21的厚度方向而大致平行的方向上具有内侧面23b。通过底面23a和内侧面23b而在保护膜21内形成槽部23。
令与抵接于第二主面11b的保护膜21的面相对的面与第二主面11b的厚度为第1厚度。令第二主面11b与底面23a的厚度为第2厚度。第1厚度比第2厚度厚。第2厚度也可以在相对于电荷产生区域13的范围内从一端至另一端是不均匀的。
保护膜21的相对于槽部23延伸的方向而正交的方向的截面是由底面23a和内侧面23b构成的矩形形状。保护膜21的相对于槽部23延伸的方向而正交的截面形状并不限于矩形形状，例如也可以呈多边形形状或圆形形状。
在第1实施方式中，如图2所示，槽部23位于第一方向上。槽部23的一端和另一端位于与电荷产生区域13相对的区域内。槽部23位于第二方向的大致中心位置。槽部23在与第二主面11b平行的方向上延伸。
一般认为应力集中于保护膜21的大致中央位置。通过槽部23位于保护膜21的大致中央位置，从而缓和集中于保护膜21的大致中央的应力。
一般认为应力在保护膜21处集中于过剩电荷排出区域12的端部与像素分离部14的端部相对的区域所相向的区域。通过槽部23位于与过剩电荷排出区域12的端部与像素分离部14的端部相对的区域所相向的位置，从而缓和集中于保护膜21的应力。
在本实施方式中，过剩电荷排出区域12的端部与像素分离部14的端部相对的区域位于与保护膜21的大致中央相向的位置。通过槽部23位于保护膜21的大致中央，并且在沿着电荷产生区域13的像素排列的像素行的方向延伸，从而简单且切实地缓和集中于保护膜21的应力。
例如在像素数为上述的16×16像素的情况下，可以认为应力会集中于保护膜中与像素行V8和像素行V9之间的区域相对的位置。通过槽部23以与像素行V8和V9之间的区域相对的方式位于保护膜21，从而简单且切实地缓和集中于保护膜21的应力。
在明确在保护膜21产生的应力集中的部位的情况下，通过槽部23位于应力集中的区域，从而简单且切实地缓和保护膜21的应力。
以上，根据第1实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过槽部23来缓和在保护膜21产生的应力。
(第2实施方式)
参照图8和图9，就第2实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第2实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图8是从第二主面11b侧看第2实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的图。图9是用于说明沿着图8所示的IX-IX线的截面结构的图。
如图8和图9所示，保护膜21具有在同一方向上延伸的多个槽部23。保护膜21在与电荷产生区域13相对的位置具有多个槽部23。保护膜21周期性地具有第1厚度和第2厚度。在保护膜21周期性地具有第1厚度和第2厚度的情况下，第1厚度与第2厚度的间隔可以重复相同的间隔，或者也可以重复不同的间隔。
在第2实施方式中，如图9所示，保护膜21具有在第一方向上延伸的多个槽部23。多个槽部23在与像素排列的像素行平行的方向上延伸。因此，在第二方向上，可以获得通过多个槽部23来缓和应力的效果。由于在传输电荷的方向上排列有多个槽部23，因此多个能量线感应区域131间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。因此，通过保护膜21具有在第一方向上延伸的多个槽部23，从而更进一步简单且切实地缓和保护膜21的应力。
以上，根据第2实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过多个槽部23来更进一步缓和在保护膜21产生的应力。
本实施方式中的保护膜21的结构也可以在使用传输电荷并蓄积所传输的电荷的TDI驱动法等摄像方法的半导体元件中采用。
(第3实施方式)
参照图10，就第3实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第3实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，而以不同点为中心进行说明。
图10是从第二主面11b侧看第3实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的图。
如图10所示，保护膜21具有在同一方向上延伸的多个槽部23。保护膜21在与电荷产生区域13相对的位置具有多个槽部23。
多个槽部23在第二方向上延伸。如图10所示，多个槽部23以与相邻的两个能量线感应区域131之间的区域相对的方式而配置。多个槽部23以与过剩电荷排出区域12或像素分离部14相对的方式而配置。在本实施方式中，多个槽部23在相对于像素排列的像素列平行的方向即第二方向上延伸。因此，在第一方向上，可以获得通过多个槽部23来缓和应力的效果。
此外，槽部23配置在与过剩电荷排出区域12或像素分离部14相对的位置。与能量线感应区域131相对的保护膜21的厚度是第1厚度。与过剩电荷排出区域12或像素分离部14相对的保护膜21的厚度是第2厚度。因此，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过多个槽部23进一步来缓和在保护膜21产生的应力。
以上，根据第3实施方式，能够通过保护膜21谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过槽部23来缓和在保护膜21产生的应力。
(第4实施方式)
参照图11，就第4实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第4实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图11是表示第4实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的保护膜21的部分放大图。
在第4实施方式中，如图11所示，保护膜21以在传输电荷的第二方向和第一方向上成为对称的方式具有槽部23。
如图11所示，保护膜21具有在第一方向和第二方向上延伸的多个槽部23。在本实施方式中，保护膜21具有格子状的槽部23。多个槽部23在相对于像素排列的像素列而平行的方向以及相对于像素排列的像素行而平行的方向上延伸。即，多个槽部23以格子状延伸。
因此，通过多个槽部23，从而在槽部23延伸的两个方向上获得高的应力缓和效果。因此，通过保护膜21具有多个槽部23，从而更进一步简单且切实地缓和保护膜21的应力。
以上，根据第4实施方式，背面入射型能量线检测元件1能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过槽部23而在槽部23延伸的两个方向上缓和在保护膜21产生的应力。
(第5实施方式)
参照图12，就第5实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第5实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图12是表示第5实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件的保护膜21的部分放大图。
在第5实施方式中，如图12所示，保护膜21具有二维排列的多个凹部24。保护膜21具有排列在第一方向和第二方向上的凹部24。保护膜21在传输电荷的第二方向和第一方向上以大致相等的间隔具有凹部24。
保护膜21具有凹向厚度方向的凹部24。保护膜21在相对于保护膜21的厚度方向大致垂直的方向上具有底面24a。保护膜21在相对于保护膜21的厚度方向而大致平行的方向具有内侧面24b。通过底面24a和内侧面24b而在保护膜21内形成凹部24。在本实施方式中，令第二主面11b与底面24a的厚度为第2厚度。第1厚度比第2厚度厚。
相对于保护膜21的厚度方向而正交的方向的保护膜21的截面为由四个内侧面24b构成的矩形形状。不限于矩形形状，例如也可以呈多边形形状、椭圆形形状、或圆形形状。
凹部24也可以相对于能量线感应区域131的各像素而底面24a的面积大致相等。在这种情况下，相对于各像素的暗电流的降低效果变得大致相等。
因此，通过多个凹部24，从而在配置有凹部24的各个方向上获得高的应力缓和效果。
以上，根据第5实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过保护膜21具有多个凹部24，从而更进一步简单地且切实地缓和保护膜21的应力。
(第6实施方式)
参照图13，就第6实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第6实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图13是表示第6实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的保护膜21的部分放大图。
如图13所示，保护膜21具有二维排列的多个凹部24。在本实施方式中，具有排列在第一方向和第二方向上的凹部24，保护膜21的至少一部分的与第二主面11b平行的截面的截面形状呈大致圆形形状。该截面形状也可以为大致椭圆形形状。在该截面形状为大致圆形形状的情况下，与该截面形状为多边形形状的情况相比，可以更加避免应力的集中。因此，在配置有凹部24的各个方向上，获得高的应力缓和效果。
以上，根据第6实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护，并且能够通过保护膜21具有凹部24，从而更进一步简单地且切实地缓和保护膜21的应力。与相对于保护膜21平行的截面的凹部24的截面形状为多边形形状的情形相比，能够更加缓和应力。
(第7实施方式)
参照图14，就第7实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第7实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图14是表示第7实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的保护膜21的部分放大图。
如图14所示，保护膜21具有二维排列的多个凹部24。保护膜21在与电荷产生区域13的像素相对的位置具有凹部24。保护膜21以棋盘格状等二维排列地具有多个凹部24。在本实施方式中，凹部24的底面24a即与第二主面11b平行的截面的截面形状呈圆形形状。上述截面形状或底面24a的形状也可以呈椭圆形形状。在该截面形状为大致圆形形状的情况下，与该截面形状为多边形形状的情形相比，更加避免应力的集中。因此，在配置有凹部24的各个方向上获得高的应力缓和效果。
以上，根据第7实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护。通过保护膜21具有凹部24，从而更进一步简单且切实地缓和保护膜21的应力。与相对于保护膜21平行的截面的凹部24的截面形状为多边形形状的情形相比，能够更加缓和应力。
(第8实施方式)
参照图15，就第8实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第8实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图15是表示第8实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的保护膜21的部分放大图。
如图15所示，保护膜21具有多个槽部23。在本实施方式中，多个槽部23位于电荷产生区域13的辅助配线121n～123n上。由于辅助配线121n～123n在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸，因此多个槽部23在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸。因此，能够在第一方向和第二方向上缓和在保护膜21产生的应力。此外，多个槽部并排在传输电荷的方向即第二方向上，因此多个能量线感应区域间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。
配置有辅助配线121n～123n的区域通过配线而容易封闭氢。封闭在配置有辅助配线121n～123n的区域的氢有助于暗电流的降低。因此，与相邻的两个配线之间的区域相比，难以产生暗电流。因此，能够在不妨碍暗电流的降低效果的情况下缓和在保护膜21产生的应力。
以上，根据第8实施方式，背面入射型能量线检测元件1能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护。能够通过保护膜21具有多个槽部23，从而更进一步简单且切实地缓和保护膜21的应力。
(第9实施方式)
参照图16，就第9实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件进行说明。第9实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1除了保护膜21以外与第1实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元同样。以下，省略与第1实施方式重复的说明，以不同点为中心进行说明。
图16是表示第9实施方式所涉及的背面入射型能量线检测元件1的保护膜21的部分放大图。
如图16所示，保护膜21具有多个槽部23。在本实施方式中，多个槽部23位于电荷产生区域13的辅助配线121n～123n的相邻的两个配线之间的区域上。相邻的两个配线之间的区域是例如图4中的辅助配线121n与辅助配线122n之间的区域。由于辅助配线121n～123n在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸，因此多个槽部23也在与第一方向和第二方向交叉的方向上延伸。因此，能够在第一方向和第二方向上缓和在保护膜21产生的应力。此外，由于多个槽部排列在传输电荷的方向(第二方向)上，因此多个能量线感应区域间的暗电流的降低效果的不均得以抑制。
以上，根据第9实施方式，能够通过保护膜21来谋求暗电流的降低和在物理性上的保护。能够通过保护膜21具有多个槽部23，从而更进一步简单且切实地缓和保护膜21的应力。此外，由于电荷传输部132的配线被保护膜21切实地保护，因此产生配线的短路或断线的情况得以抑制。因此，通过良率得以改善，从而制品的品质提高。
以上，关于本发明的实施方式已进行说明。本发明丝毫不限定于上述的实施方式，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种态样实施。
在上述的第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式、第4实施方式、第8实施方式和第9实施方式中，表示了槽部23作为应力缓和部发挥功能的例子，但是不限定于此。也可以应用凹部代替槽部23作为应力缓和部。例如，如图7所示，也可以应用凹部24代替槽部23作为第1实施方式中的应力缓和部。在保护膜21具有至少1个以上的凹部24的情况下，能够谋求暗电流的降低和在物理性上的保护。能够通过凹部24来缓和在保护膜21产生的应力。
在上述的第2实施方式、第3实施方式、第4实施方式、第8实施方式和第9实施方式中，表示了多个槽部23作为应力缓和部发挥功能的例子，但并不限定于此。保护膜21所具有的多个槽部23的第1厚度也可以在每个槽部23不同。
在上述的第5实施方式、第6实施方式和第7实施方式中，表示了多个凹部24作为应力缓和部发挥功能的例子，但并不限定于此。保护膜21所具有的多个凹部24的第1厚度也可以在每个凹部24不同。
在上述的第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式和第4实施方式中，说明了作为应力缓和部的槽部23或凹部24位于与电荷产生区域13相对的保护膜21上的情形，但不限定于此。例如，槽部23或凹部24也可以位于保护膜21整体。
在上述的实施方式中，说明了保护膜21具有槽部23和凹部24中的任一者的情形，但不限定于此。保护膜21也可以具有槽部23或凹部24作为应力缓和部。在这种情况下，保护膜21也可以在不具有槽部23的保护膜21的区域具有凹部24。
在上述的实施方式中，表示了具有底面23a的槽部23或具有底面24a的凹部24作为应力缓和部发挥功能的例子，但不限定于此。槽部23也可以不具有底面23a，以及凹部24也可以不具有底面24a。槽部23也可以是凹向厚度方向的无底状的槽部。凹部24也可以是凹向厚度方向的无底状的凹部。如图17所示，在保护膜21具有槽部25的情况下，槽部25作为应力缓和部发挥功能。因此，在槽部是有底状的槽部的情形或槽部是无底状的槽部的情况中的任一种情况下，可以通过比较简单的结构来切实地缓和在保护膜产生的应力。根据降低暗电流的观点和在物理性上的保护的观点，应力缓和部也可以是有底状的凹部。
在上述的实施方式中，槽部23、25或凹部24相对于像素的面积也可以在像素间大致相等。在这种情况下，暗电流的降低效果相对于能量线感应区域131大致均匀。暗电流的降低效果的不均变得更加难以产生。例如，在第1实施方式中，在底面23a的面积之和在像素间大致相等的情况下，像素间的暗电流的降低效果相对大致均匀，因而暗电流的降低效果的不均变得更加难以产生。
在上述的实施方式中，作为传输在电荷产生区域13产生的电荷的方式，以全幅传输(FFT)方式的CCD为例进行了说明，但是也可以是传输在电荷产生区域13产生的电荷的方式为例如帧传输(FT，FrameTransfer)方式或行间传输(IT，Interline Transfer)方式等其他形态的CCD。在传输电荷的方式为FT方式的CCD的情况下，通过垂直移位寄存器分割为上下两个区域，从而分别形成有电荷产生区域(上区域)及蓄积部(下区域)。传输在电荷产生区域13产生的电荷的方式并不限定于CCD。
产业上的可利用性
本发明能够利用于检测能量线的能量线检测元件及能量线检测装置。

Claims (11)

1.一种背面入射型能量线检测元件，其中，
具备：
半导体基板，其具有作为能量线入射面的第一主面和与所述第一主面相对的第二主面，并且根据能量线的入射而产生电荷的电荷产生区域设置在所述第二主面侧；以及
保护膜，其以至少覆盖所述电荷产生区域的方式设置在所述第二主面侧，并包含硅氮化物或硅氮氧化物，
所述保护膜具有使在所述保护膜产生的应力缓和的应力缓和部。
2.如权利要求1所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述应力缓和部是凹向所述保护膜的厚度方向的有底状或无底状的凹部。
3.如权利要求2所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述凹部是在与所述第二主面平行的方向上延伸的槽部。
4.如权利要求3所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
具有在同一方向上延伸的多个所述槽部作为所述应力缓和部。
5.如权利要求4所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，
还具备电荷传输部，所述电荷传输部以与所述电荷产生区域相对的方式配置，并分别在与所述第一方向正交的第二方向上传输在各个所述能量线感应区域产生的电荷，
所述多个槽部在沿着所述第一方向的方向上延伸。
6.如权利要求4所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，
还具备电荷传输部，所述电荷传输部以与所述电荷产生区域相对的方式配置，并分别在与所述第一方向正交的第二方向上传输在各个所述能量线感应区域产生的电荷，
所述多个槽部在沿着所述第二方向的方向上延伸。
7.如权利要求6所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述多个槽部以对应于相邻的两个所述能量线感应区域之间的区域的方式配置。
8.如权利要求2所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述凹部是格子状的槽部。
9.如权利要求2所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
具有二维排列的多个所述凹部作为所述应力缓和部。
10.如权利要求4所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，
还具备电荷传输部，所述电荷传输部以与所述电荷产生区域相对的方式配置，并分别在与所述第一方向正交的第二方向上传输在各个所述能量线感应区域产生的电荷，
所述电荷传输部具有在与所述第一方向和所述第二方向交叉的方向上延伸且相互隔开间隔而配置的多根配线，
所述多个槽部位于所述多根配线上。
11.如权利要求4所述的背面入射型能量线检测元件，其中，
所述电荷产生区域具有并置在第一方向上的多个能量线感应区域，
还具备电荷传输部，所述电荷传输部以与所述电荷产生区域相对的方式配置，并分别在与所述第一方向正交的第二方向上传输在各个所述能量线感应区域产生的电荷，
所述电荷传输部具有在与所述第一方向及所述第二方向交叉的方向上延伸且相互隔开间隔而配置的多根配线，
所述多个槽部位于相邻的两个所述配线之间的区域上。
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