JP2003007993A - Photodetector - Google Patents

Photodetector

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JP2003007993A
JP2003007993A JP2001193079A JP2001193079A JP2003007993A JP 2003007993 A JP2003007993 A JP 2003007993A JP 2001193079 A JP2001193079 A JP 2001193079A JP 2001193079 A JP2001193079 A JP 2001193079A JP 2003007993 A JP2003007993 A JP 2003007993A
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conductive region
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浩二 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of light crosstalk due to recessed and projected sections formed in the light incoming area of a photodetector. SOLUTION: The photodetector 1 is provided with a semiconductor substrate 5, and a plurality of photodiodes 2a-2d formed and arranged at desired positions on the substrate 5. Trench grooves 20 are respectively formed around the photodiodes 2a-2d, and an interchannel area is formed at a place where the interval between photodiodes is large. Since no broad trench groove is formed, the formation of recessed sections or projected sections in the upper surface sections of the grooves 20 can be suppressed in a step of packing a filler 21 in the grooves 20.

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、複数のホトダイオ
ードが形成された光検出素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photodetector element having a plurality of photodiodes formed therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭62−33454号公報は、複数
のホトダイオードが配列されたホトダイオードアレイに
ついて開示している。各ホトダイオードの間には、素子
分離用のトレンチ溝が形成されており、これにより、各
ホトダイオード間で光のクロストークが発生するのを抑
制している。複数のホトダイオードは同一のピッチで配
列されるとは限らず、例えば、粒度分布検出器、分光分
析器などでは、異なるピッチで複数のホトダイオードが
配列されたホトダイオードアレイ、が使用されている。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-33454 discloses a photodiode array in which a plurality of photodiodes are arranged. A trench groove for element isolation is formed between the photodiodes, which suppresses the occurrence of optical crosstalk between the photodiodes. The plurality of photodiodes are not necessarily arranged at the same pitch. For example, in a particle size distribution detector, a spectroscopic analyzer, etc., a photodiode array in which a plurality of photodiodes are arranged at different pitches is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな異なる間隔で配列された複数のホトダイオードから
なるホトダイオードアレイを作製する場合、ホトダイオ
ード間の間隔に合わせた溝幅を有するトレンチ溝を形成
すると、製造工程上、その溝深さまで変化してしまう、
という現象が生じていた。即ち、溝幅を大きくとると深
いトレンチ溝が形成され、小さくとると浅いトレンチ溝
が形成されていた。このような異なる溝幅,溝深さを有
するトレンチ溝(特に、溝幅の広いトレンチ溝)に遮光
性材料などを充填してホトダイオードアレイを形成する
と、充填した遮光性材料の上面が凹部又は凸部になった
状態で形成されることが多かった。このような凹凸部は
光のクロストークを発生させる原因となっていた。そこ
で、本発明は、所望の位置に複数のホトダイオードが形
成された光検出素子であって、これらの各ホトダイオー
ド間で光のクロストークが発生することが抑制された光
検出素子、を提供することにある。
However, in the case of manufacturing a photodiode array composed of a plurality of photodiodes arranged at such different intervals as described above, when a trench groove having a groove width matching the interval between the photodiodes is formed, it is manufactured. Due to the process, the groove depth will change,
That phenomenon was occurring. That is, when the groove width is large, a deep trench groove is formed, and when the groove width is small, a shallow trench groove is formed. When a photodiode array is formed by filling a trench groove having such a different groove width and groove depth (particularly, a trench groove having a wide groove width) with a light blocking material, the top surface of the filled light blocking material is a recess or a protrusion. It was often formed in parts. Such uneven portions have been a cause of light crosstalk. Therefore, the present invention provides a photodetection element in which a plurality of photodiodes are formed at desired positions, and a photodetection element in which occurrence of optical crosstalk between these photodiodes is suppressed. It is in.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記したような課題を解
決するため、本発明による光検出素子は、半導体基板上
に、半導体基板よりも低キャリア濃度の半導体光電変換
層が形成され、その上面に半導体光電変換層よりも高キ
ャリア濃度であって半導体基板と反対導電型の半導体導
電領域が配置されることにより、半導体基板上にホトダ
イオードが形成された光検出素子において、半導体基板
上に設定される複数の光検出エリアのうち、少なくとも
二つの光検出エリアの間には、それぞれに隣接しかつ所
定の三次元的広がりを有する面状のチャネル間エリアが
形成され、半導体光電変換層及び半導体導電領域を含む
半導体基板上の半導体層には、光検出エリアとチャネル
間エリアの境界、及び各光検出エリアが互いに隣接して
いる箇所にあってはそれらの間のチャネル間ライン、に
沿うようにトレンチ溝が形成されると共に、トレンチ溝
には充填材が充填され、光検出エリアの半導体光電変換
層及び半導体導電領域を含む半導体層が、ホトダイオー
ドとして機能させられていることを特徴とする。このよ
うな光検出素子によれば、光検出エリアの間にチャネル
間エリアが形成された箇所では、幅の広いトレンチ溝が
形成されることがない。これにより、充填材を充填した
トレンチ溝の上面部において、凹部又は凸部が形成され
ることを抑制することが可能となる。なお、「隣接して
いる箇所にあっては」とは、隣接している箇所が光検出
素子の中に必ず存在する、ということを意味するもので
はない。
In order to solve the above problems, a photodetector according to the present invention has a semiconductor photoelectric conversion layer having a carrier concentration lower than that of the semiconductor substrate and formed on the upper surface of the semiconductor substrate. In the photodetector element in which the photodiode is formed on the semiconductor substrate, the semiconductor conductive region having a carrier concentration higher than that of the semiconductor photoelectric conversion layer and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is arranged on the semiconductor substrate. Among the plurality of photodetection areas, a planar inter-channel area having a predetermined three-dimensional spread is formed between at least two photodetection areas. The semiconductor layer on the semiconductor substrate including the region is located at the boundary between the photodetection area and the inter-channel area, and at locations where the photodetection areas are adjacent to each other. The trench groove is formed along the inter-channel line between them, and the trench groove is filled with a filler, and the semiconductor layer including the semiconductor photoelectric conversion layer and the semiconductor conductive region in the light detection area serves as a photodiode. It is characterized by being made functional. According to such a photo-detecting element, a wide trench groove is not formed in the place where the inter-channel area is formed between the photo-detecting areas. Thereby, it becomes possible to suppress the formation of the concave portion or the convex portion on the upper surface portion of the trench groove filled with the filling material. It should be noted that "when adjacent to each other" does not mean that the adjacent spot is always present in the photodetection element.

【0005】複数の光検出エリアは半導体基板上でアレ
イ状に設定され、チャネル間エリアは少なくとも二箇所
に設定され、いずれか一つのチャネル間エリアは他のい
ずれか一つのチャネル間エリアより広くてもよい。
The plurality of photodetection areas are set in an array on the semiconductor substrate, the inter-channel areas are set in at least two places, and any one inter-channel area is wider than any other inter-channel area. Good.

【0006】充填材は遮光性樹脂を含むことが望まし
い。これにより、各光検出エリア間における光のクロス
トークを抑制することが可能となる。
The filler preferably contains a light-shielding resin. This makes it possible to suppress light crosstalk between the light detection areas.

【0007】光検出素子としては、半導体導電領域が各
光検出エリアの周縁部に囲まれた部分に形成され、半導
体導電領域と半導体光電変換層との接合界面が半導体基
板上の半導体層の上面に位置しているものであってもよ
い。
As the photo-detecting element, a semiconductor conductive region is formed in a portion surrounded by a peripheral portion of each photo-detecting area, and a junction interface between the semiconductor conductive region and the semiconductor photoelectric conversion layer is an upper surface of the semiconductor layer on the semiconductor substrate. May be located at.

【0008】また、光検出素子としては、半導体導電領
域が光検出エリアの全面に形成され、半導体導電領域と
半導体光電変換層との接合界面がトレンチ溝の内壁面に
位置しているものであってもよい。このようにトレンチ
溝を形成することにより、各ホトダイオードは互いに素
子分離される。
Further, as the photo-detecting element, the semiconductor conductive region is formed on the entire surface of the photo-detecting area, and the junction interface between the semiconductor conductive region and the semiconductor photoelectric conversion layer is located on the inner wall surface of the trench groove. May be. By forming the trench groove in this manner, the photodiodes are isolated from each other.

【0009】トレンチ溝は半導体基板まで達しているこ
とが望ましい。これにより、各ホトダイオードにおいて
発生したキャリアが、隣接するホトダイオード又はチャ
ネル間エリアへと移動するのを更に抑制することが可能
となる。
It is desirable that the trench groove reaches the semiconductor substrate. This makes it possible to further suppress the carriers generated in each photodiode from moving to the adjacent photodiode or the inter-channel area.

【0010】チャネル間エリアは遮光性樹脂により被覆
されていることが望ましい。これにより、チャネル間エ
リアへの光の入射が防止されるため、隣接する各ホトダ
イオードへの光の染み出しを防止することが可能とな
る。
It is desirable that the inter-channel area be covered with a light-shielding resin. As a result, light is prevented from entering the inter-channel area, so that it is possible to prevent light from seeping out to adjacent photodiodes.

【0011】トレンチ溝に充填された充填材の上には、
半導体導電領域に接続された配線が設けられていてもよ
い。これにより、直下領域にはホトダイオードが存在し
ないため、配線から電磁波として出力されるノイズがホ
トダイオードへと入射されることが抑制される。
Above the filling material filled in the trench groove,
Wiring connected to the semiconductor conductive region may be provided. As a result, since the photodiode does not exist in the region directly below, it is possible to prevent noise output from the wiring as an electromagnetic wave from entering the photodiode.

【0012】チャネル間エリアの半導体導電領域は、接
地電位に接続されていることが望ましい。これにより、
チャネル間エリアで発生した電荷は隣接するホトダイオ
ードに対し悪影響を及ぼすことがない。
The semiconductor conductive region in the inter-channel area is preferably connected to the ground potential. This allows
The charges generated in the inter-channel area do not adversely affect adjacent photodiodes.

【0013】本発明による光検出素子の製造方法は、半
導体基板上に、この半導体基板よりも低キャリア濃度の
半導体光電変換層を結晶成長する第1工程と、半導体光
電変換層の上面に、この半導体光電変換層よりも高キャ
リア濃度であって半導体基板と反対導電型の半導体導電
領域を形成する第2工程と、光検出エリアとチャネル間
エリアの境界、及びチャネル間ラインに沿うように、半
導体光電変換層及び半導体導電領域を含む半導体基板上
の半導体層にトレンチ溝を形成する第3工程と、トレン
チ溝に充填材を充填する第4工程と、を含み、半導体基
板上に設定される複数の光検出エリアのうち、少なくと
も二つの間には、それぞれに隣接しかつ所定の三次元的
広がりを有する面状のチャネル間エリアが形成されてい
ることを特徴とする。
The method of manufacturing a photodetection element according to the present invention comprises a first step of crystal-growing a semiconductor photoelectric conversion layer having a carrier concentration lower than that of the semiconductor substrate, and a step of forming a semiconductor photoelectric conversion layer on the upper surface of the semiconductor photoelectric conversion layer. A second step of forming a semiconductor conductive region having a carrier concentration higher than that of the semiconductor photoelectric conversion layer and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and a semiconductor along the boundary between the photodetection area and the inter-channel area and the inter-channel line. A plurality of steps are provided on the semiconductor substrate, including a third step of forming a trench groove in the semiconductor layer on the semiconductor substrate including the photoelectric conversion layer and the semiconductor conductive region, and a fourth step of filling the trench groove with a filler. Between at least two of the photo-detection areas, a planar inter-channel area having a predetermined three-dimensional spread is formed adjacent to each other. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明の実施
形態に係る光検出素子及びその製造方法について説明す
る。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同
一符号を付し、重複する説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A photodetector and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0015】図1(a)は、第1実施形態に係る光検出
素子の平面図である。図1(b)は、図1(a)に示す
光検出素子のA−A’線に沿う側面断面図である。図2
は、図1(b)に示す光検出素子の部分拡大図である。
光検出素子1は、半導体基板5と、4つのホトダイオー
ド2a〜2dと、チャネル間エリア25とを主な構成要
素とする。
FIG. 1A is a plan view of the photodetector according to the first embodiment. 1B is a side sectional view taken along the line AA ′ of the photodetector shown in FIG. Figure 2
FIG. 2 is a partially enlarged view of the photodetector element shown in FIG.
The photodetecting element 1 has a semiconductor substrate 5, four photodiodes 2a to 2d, and an inter-channel area 25 as main constituent elements.

【0016】図1(b)に示されるように、光検出エリ
アであるホトダイオード2a〜2dは、それぞれ半導体
基板5上に形成されたn型半導体層6(半導体光電変換
層)と、n型半導体層6上に形成されたp型半導体層7
(半導体導電領域)とから構成されている。半導体基板
5、n型半導体層6、p型半導体層7、についての構成
材料、不純物濃度、層厚さは、表1に示す通りである。
半導体基板5は高キャリア濃度n型半導体で、この上に
低キャリア濃度のn型半導体層6、更にこの上に高キャ
リア濃度p型半導体層7が順に形成されている。p型半
導体層7とn型半導体層6の境界はpn接合部8が形成
されている(図2参照)。
As shown in FIG. 1 (b), the photodiodes 2a to 2d, which are the light detection areas, have an n-type semiconductor layer 6 (semiconductor photoelectric conversion layer) formed on a semiconductor substrate 5 and an n-type semiconductor, respectively. P-type semiconductor layer 7 formed on the layer 6
(Semiconductor conductive region). The constituent materials, impurity concentrations, and layer thicknesses of the semiconductor substrate 5, the n-type semiconductor layer 6, and the p-type semiconductor layer 7 are as shown in Table 1.
The semiconductor substrate 5 is a high carrier concentration n-type semiconductor, on which a low carrier concentration n-type semiconductor layer 6 is further formed, and a high carrier concentration p-type semiconductor layer 7 is further formed thereon. A pn junction 8 is formed at the boundary between the p-type semiconductor layer 7 and the n-type semiconductor layer 6 (see FIG. 2).

【表1】 [Table 1]

【0017】pn接合部8では、低キャリア濃度のn型
半導体層6と高キャリア濃度のp型半導体層7とが接し
ているため、pn接合部8の界面からn型半導体層6側
に広がり、このn型半導体層6が光吸収層として機能す
る。なお、これらの導電型は反転してもよい。光検出素
子1の各ホトダイオード2a〜2dの光入射領域は、絶
縁膜13(熱酸化膜としてのシリコン酸化膜又は窒化シ
リコン)により被覆されている。
Since the n-type semiconductor layer 6 having a low carrier concentration and the p-type semiconductor layer 7 having a high carrier concentration are in contact with each other at the pn junction portion 8, they spread from the interface of the pn junction portion 8 toward the n-type semiconductor layer 6 side. The n-type semiconductor layer 6 functions as a light absorption layer. Note that these conductivity types may be reversed. The light incident areas of the photodiodes 2a to 2d of the photodetecting element 1 are covered with an insulating film 13 (silicon oxide film or silicon nitride as a thermal oxide film).

【0018】4つのホトダイオード2a〜2dそれぞれ
の周囲には、溝幅32を有するトレンチ溝20が形成さ
れている。このトレンチ溝20の溝幅は、後述するよう
な凹凸部が形成されにくい範囲(1〜10μm)に設定
されている(所定範囲の溝幅に形成されていることの利
点についても後述する)。トレンチ溝20の内面にも絶
縁膜23が形成されている。絶縁膜23は上記した絶縁
膜13と同一で、これらは連続して形成されている。ト
レンチ溝20の内面に形成されたこの絶縁膜23は、ト
レンチ溝20内での暗電流を抑制すると共に、pn接合
部8を保護するという効果もある。
A trench groove 20 having a groove width 32 is formed around each of the four photodiodes 2a to 2d. The groove width of the trench groove 20 is set in a range (1 to 10 μm) in which it is difficult to form an uneven portion as described later (the advantages of forming the groove width in a predetermined range will also be described later). An insulating film 23 is also formed on the inner surface of the trench groove 20. The insulating film 23 is the same as the insulating film 13 described above, and these are continuously formed. The insulating film 23 formed on the inner surface of the trench groove 20 has the effects of suppressing the dark current in the trench groove 20 and protecting the pn junction 8.

【0019】第1実施形態による光検出素子1において
は、ホトダイオード2a〜2dはこのトレンチ溝20に
よって素子分離されている(トレンチ分離)。特に、こ
のトレンチ溝20は、図2に端的に示されているよう
に、半導体基板5にまで達している。これにより、各ホ
トダイオードにおいて発生したキャリアが、隣接するホ
トダイオード又はチャネル間エリアへと移動すること、
即ち、キャリアのクロストークを、抑制することが可能
となっている。この溝は深いほどキャリアのクロストー
ク抑制効果は大きくなる。
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the photodiodes 2a to 2d are element-isolated by the trench groove 20 (trench isolation). In particular, this trench groove 20 extends to the semiconductor substrate 5, as shown schematically in FIG. As a result, carriers generated in each photodiode move to an adjacent photodiode or an inter-channel area,
That is, carrier crosstalk can be suppressed. The deeper the groove, the greater the effect of suppressing carrier crosstalk.

【0020】また、このトレンチ溝20には、遮光性樹
脂(例:感光性樹脂内に絶縁コートされたカーボン微粒
子を混在させた黒色レジスト等の絶縁性樹脂)21が充
填されており、これにより各ホトダイオード間における
光のクロストークを更に抑制することが可能となってい
る。なお、この充填材を埋設することにより光検出素子
1全体に対して強度が与えられる、という効果もある。
Further, the trench groove 20 is filled with a light-shielding resin (eg, an insulating resin such as a black resist in which carbon fine particles coated with an insulating coating in a photosensitive resin are mixed) 21. It is possible to further suppress light crosstalk between the photodiodes. By embedding this filling material, there is also an effect that strength is given to the entire photodetecting element 1.

【0021】第1実施形態による光検出素子1では、各
ホトダイオードが異なる間隔で配列・形成されている。
即ち、ホトダイオード2aとホトダイオード2bとの間
の間隔24a(5μm)と、ホトダイオード2cとホト
ダイオード2dとの間の間隔24b(50μm)は異な
っている。間隔24bは間隔24aより大幅に大きく、
またトレンチ溝20は所定範囲の溝幅32で形成される
ため、ホトダイオード2bとホトダイオード2cとの間
には、ホトダイオードとして機能しないチャネル間エリ
ア25が形成されている(これに対して、二つのホトダ
イオードが互いに隣接して配置されている場合、この間
をチャネル間ラインと呼ぶ)。
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the photodiodes are arranged and formed at different intervals.
That is, the distance 24a (5 μm) between the photodiode 2a and the photodiode 2b is different from the distance 24b (50 μm) between the photodiode 2c and the photodiode 2d. Interval 24b is significantly larger than Interval 24a,
Further, since the trench groove 20 is formed with a groove width 32 within a predetermined range, an inter-channel area 25 that does not function as a photodiode is formed between the photodiode 2b and the photodiode 2c (in contrast, two photodiodes are provided). Are adjacent to each other, the space between them is called an inter-channel line).

【0022】また、異なる間隔で配列されたホトダイオ
ード2a〜2dからなる光検出素子1は、同様に異なる
間隔で発光された光群に対応することが可能となる。例
えば、粒度分布検出器や分光分析器等に用いられる光検
出素子では、複数のホトダイオード2a〜2dがある所
定の異なる間隔で配列される。
Further, the photo-detecting elements 1 composed of the photodiodes 2a to 2d arranged at different intervals can similarly correspond to the light groups emitted at different intervals. For example, in a photodetector used in a particle size distribution detector, a spectroscopic analyzer, or the like, a plurality of photodiodes 2a to 2d are arranged at predetermined different intervals.

【0023】図1(a),1(b)に示すように、光検
出素子1には、裏面電極11及び上面電極10a〜10
dが形成されている。裏面電極11は、光検出素子1の
底面に形成され、高キャリア濃度n型半導体である半導
体基板5を介して、複数のホトダイオード2a〜2dの
各n型半導体層6に対して接続されている。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the photodetector 1 includes a back electrode 11 and top electrodes 10a-10.
d is formed. The back surface electrode 11 is formed on the bottom surface of the photodetecting element 1 and is connected to each n-type semiconductor layer 6 of the plurality of photodiodes 2a to 2d via the semiconductor substrate 5 which is a high carrier concentration n-type semiconductor. .

【0024】上面電極10a〜10dは、光検出素子1
の上面に形成され、配線9a〜9dを介して、複数のホ
トダイオード2a〜2dの各p型半導体層7に対してそ
れぞれ接続されている。図2に示すように、p型半導体
層7を被覆する絶縁膜13にはコンタクトホール14a
〜14dが形成されている。配線9a〜9dの一方の端
部は、このコンタクトホール14a〜14dを貫通して
p型半導体層7に接続されており、配線9a〜9dの他
方の端部は、上面電極10a〜10dに接続されてい
る。逆バイアス電圧を印加し、pn接合部8に形成され
た空乏層に光を吸収させることにより発生した電流は、
上面電極10a〜10d及び裏面電極11から取り出さ
れる。
The upper electrodes 10a to 10d correspond to the photodetector 1
Of the plurality of photodiodes 2a to 2d and are connected to the respective p-type semiconductor layers 7 of the plurality of photodiodes 2a to 2d via the wirings 9a to 9d. As shown in FIG. 2, a contact hole 14a is formed in the insulating film 13 that covers the p-type semiconductor layer 7.
14d are formed. One ends of the wirings 9a to 9d penetrate the contact holes 14a to 14d and are connected to the p-type semiconductor layer 7, and the other ends of the wirings 9a to 9d are connected to the upper surface electrodes 10a to 10d. Has been done. The current generated by applying a reverse bias voltage and absorbing light in the depletion layer formed in the pn junction 8 is
It is taken out from the top surface electrodes 10a to 10d and the back surface electrode 11.

【0025】図3(a)〜3(d)、図4(a)〜4
(d)、図5(a),(b)は、それぞれ実施形態によ
る光検出素子の各製造工程を示す図である。光検出素子
1の製造にあたっては、図3(a)に示すように、まず
厚さ350μmの半導体基板5上にエピタキシャル成長
法を用いて厚さ約5μmのn型半導体層6を形成する。
3 (a) to 3 (d) and 4 (a) to 4
5D, 5 </ b> A, and 5 </ b> B are views showing respective manufacturing steps of the photodetecting element according to the embodiment. In manufacturing the photodetecting element 1, as shown in FIG. 3A, first, the n-type semiconductor layer 6 having a thickness of about 5 μm is formed on the semiconductor substrate 5 having a thickness of 350 μm by the epitaxial growth method.

【0026】次に図3(b)に示すように、n型半導体
層6の露出表面側からp型不純物としてB(ボロン)を
拡散又はイオン注入によって添加し、n型半導体層6の
表層部の導電型をp型にさせてここに厚さ0.5μmの
p型半導体層7を形成する。従って、n型半導体層6の
厚さは4.5μmとなる(図では、わかり易くするた
め、半導体基板5、n型半導体層6、p型半導体層7は
実際とは異なる厚さに描写してある)。この工程によっ
てpn接合8を有するホトダイオードが形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, B (boron) as a p-type impurity is added from the exposed surface side of the n-type semiconductor layer 6 by diffusion or ion implantation, and the surface layer portion of the n-type semiconductor layer 6 is added. The p-type semiconductor layer 7 having a thickness of 0.5 μm is formed on the p-type semiconductor layer 7. Therefore, the thickness of the n-type semiconductor layer 6 is 4.5 μm (in the figure, the semiconductor substrate 5, the n-type semiconductor layer 6, and the p-type semiconductor layer 7 are depicted with different thicknesses from the actual thickness for the sake of clarity. is there). By this step, a photodiode having the pn junction 8 is formed.

【0027】次に図3(c)に示すように、酸化性雰囲
気中で熱処理を行うことによりp型半導体層7の表面を
熱酸化し厚さ0.1μmの絶縁膜13(SiO2)を形成
する。CVD法(化学的気相成長法)やスパッタ法など
を用いて堆積してもよい。なお、この絶縁膜13は、S
iN膜、SiO2膜とSiN膜の複層であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, the surface of the p-type semiconductor layer 7 is thermally oxidized by heat treatment in an oxidizing atmosphere to form an insulating film 13 (SiO 2 ) having a thickness of 0.1 μm. Form. It may be deposited by using a CVD method (chemical vapor deposition method) or a sputtering method. In addition, this insulating film 13 is S
It may be a multilayer of an iN film, a SiO 2 film and a SiN film.

【0028】次に図3(d)に示すように、ICP(誘
導結合プラズマ)エッチングにより、所定の位置に、溝
幅32:5μm,溝深さ33:15μmのトレンチ溝2
0を形成する。トレンチ溝20の溝幅32及び溝深さ3
3は全て同一に形成される。エッチングは、ホトリソグ
ラフィー技術を用いて絶縁膜13上にマスクパターンを
形成し、絶縁膜を除去した後に行われる。このトレンチ
溝20は、半導体基板5とn型半導体層6との境界面か
ら半導体基板5へと10μm食い込んだ深さに形成され
る。このICP(誘導結合プラズマ)エッチングでは、
微細な加工が可能であるためトレンチ溝13の溝幅32
を狭く形成することも可能となる。
Next, as shown in FIG. 3D, the trench groove 2 having a groove width of 32: 5 μm and a groove depth of 33:15 μm is formed at a predetermined position by ICP (inductively coupled plasma) etching.
Form 0. Groove width 32 and groove depth 3 of the trench groove 20
All 3 are formed the same. The etching is performed after forming a mask pattern on the insulating film 13 by using the photolithography technique and removing the insulating film. The trench groove 20 is formed to a depth of 10 μm into the semiconductor substrate 5 from the boundary surface between the semiconductor substrate 5 and the n-type semiconductor layer 6. In this ICP (inductively coupled plasma) etching,
Since fine processing is possible, the groove width 32 of the trench groove 13
It is also possible to make the width narrower.

【0029】次に、図4(a)に示すように、酸化性雰
囲気中で熱処理(800℃〜1100℃)を行うことに
より、図3(d)に示す工程によって露出した半導体層
表面(Si)を熱酸化して絶縁膜23を形成する。な
お、この絶縁膜23は、図3(c)に示す工程で形成し
た絶縁膜13と同一のものが使用され、かつ互いに連続
するように設けられる。
Next, as shown in FIG. 4A, heat treatment (800 ° C. to 1100 ° C.) is performed in an oxidizing atmosphere to expose the surface of the semiconductor layer (Si) exposed in the step shown in FIG. 3D. ) Is thermally oxidized to form the insulating film 23. The insulating film 23 is the same as the insulating film 13 formed in the step shown in FIG. 3C and is provided so as to be continuous with each other.

【0030】次に図4(b)に示すように、図3(d)
に示す工程によって形成されたトレンチ溝20に遮光性
樹脂21を充填する。この充填工程は、スピンコート法
によって行われる。スピンコート法では、回転するプリ
フォーム基板50の上面50aに遮光性樹脂21を供給
し、遠心力によりプリフォーム基板50の上面50aの
全体に広げさせる。なお、充填工程としては、スクリー
ン印刷法を採用することも可能である。
Next, as shown in FIG. 4B, FIG.
The light shielding resin 21 is filled in the trench groove 20 formed by the process shown in FIG. This filling step is performed by spin coating. In the spin coating method, the light shielding resin 21 is supplied to the upper surface 50a of the rotating preform substrate 50, and is spread over the entire upper surface 50a of the preform substrate 50 by centrifugal force. A screen printing method can also be used as the filling step.

【0031】次に図4(c)に示すように、トレンチ溝
20に充填された遮光性樹脂21をプリベークした後、
光入射領域をフォトエッチング除去する。遮光性樹脂2
1を硬化させて、最後に図4(d)に示すように、配線
9a〜9d(Al又はAu)、ワイヤボンディング用上
面電極10a〜10d(Al)、裏面電極11(Au)
をスパッタリング法又は蒸着法により形成し、光検出素
子1が完成する。なお、図4(c),4(d)に示す工
程について、図5(a)に示すように、ホトリソグラフ
ィ技術でパターンを形成した後、トレンチ溝上及びその
周辺の遮光性樹脂21を残すように、エッチングしても
よい。この場合、上面電極10a〜10d及び配線9a
〜9d、裏面電極11については、図5(b)に示すよ
うに形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, after pre-baking the light shielding resin 21 filled in the trench groove 20,
The light incident area is removed by photo etching. Light-shielding resin 2
1 is cured, and finally, as shown in FIG. 4D, wirings 9a to 9d (Al or Au), wire bonding upper electrodes 10a to 10d (Al), and back electrode 11 (Au).
Are formed by a sputtering method or a vapor deposition method to complete the photodetector element 1. Regarding the steps shown in FIGS. 4C and 4D, as shown in FIG. 5A, after the pattern is formed by the photolithography technique, the light shielding resin 21 on and around the trench groove is left. Alternatively, it may be etched. In this case, the upper surface electrodes 10a to 10d and the wiring 9a
9d and the back surface electrode 11 are formed as shown in FIG.

【0032】図6(a)、図6(b)は、本発明による
光検出素子の作用効果を示す図である。図6(a),図
6(b)には、図3(d)に示す製造工程において、ホ
トダイオード2bと2cとの間に幅の広い溝幅32,溝
深さ33を有するトレンチ溝20を形成して作製された
光検出素子101,201が示されている。更に、図6
(a)は、図4(b)に示す製造工程で遮光性樹脂21
をスピンコート法により充填させて作製した光検出素子
101、を示している。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) are diagrams showing the action and effect of the photo-detecting element according to the present invention. 6A and 6B, in the manufacturing process shown in FIG. 3D, a trench groove 20 having a wide groove width 32 and a groove depth 33 is provided between the photodiodes 2b and 2c. The photodetection elements 101 and 201 formed and formed are shown. Furthermore, FIG.
4A shows the light-shielding resin 21 in the manufacturing process shown in FIG.
The photodetector element 101 is manufactured by filling the above with a spin coat method.

【0033】図6(a)から明かなように、光検出素子
101では、溝深さ33が広く形成されたトレンチ溝2
0に充填された遮光性樹脂21は、その上面において凹
部80が形成されている。スピンコート法の場合、幅の
広いトレンチ溝21に充填された遮光性樹脂21は、回
転によって飛散してしまうため、このような凹部80が
形成されてしまう。凹部80は、光の乱反射を発生させ
ることから、光のクロストークの原因となっていた。
As is apparent from FIG. 6A, in the photo-detecting element 101, the trench groove 2 having a wide groove depth 33 is formed.
The light-shielding resin 21 filled with 0 has a recess 80 formed on its upper surface. In the case of the spin coating method, since the light shielding resin 21 filled in the wide trench groove 21 is scattered by the rotation, such a recess 80 is formed. The concave portion 80 causes diffused reflection of light, which causes crosstalk of light.

【0034】また、このような凹部80,図5(a)に
示す製造工程(後工程として)において、ホトリソグラ
フィ技術でのパターニングの際に障害となるという不具
合もある。
Further, there is also a problem that such a recess 80 becomes an obstacle during patterning by the photolithography technique in the manufacturing process (as a post process) shown in FIG. 5A.

【0035】本実施形態による光検出素子1では、チャ
ネル間エリア25を形成するようにトレンチ溝20が形
成されているため(所定範囲の溝幅にすることにより必
然的にチャネル間エリア25は形成される)、幅の広い
トレンチ溝は形成されない。これにより、スピンコート
法により充填する場合には、回転による透光性樹脂21
の飛散を抑制することが可能となる。このように、光検
出素子1では、トレンチ溝20に充填される遮光性樹脂
21の上面には、凹凸部が形成されにくいものとなって
いる。これにより、各ホトダイオード間での光のクロス
トークが抑制されたものとなっている。また、上記した
ように後工程に悪影響を与えることもない。
In the photodetector 1 according to the present embodiment, the trench groove 20 is formed so as to form the inter-channel area 25 (the inter-channel area 25 is inevitably formed by setting the groove width within the predetermined range. However, a wide trench groove is not formed. Accordingly, when the filling is performed by the spin coating method, the translucent resin 21 by rotation is used.
Can be suppressed. As described above, in the photodetecting element 1, it is difficult for unevenness to be formed on the upper surface of the light shielding resin 21 with which the trench groove 20 is filled. As a result, light crosstalk between the photodiodes is suppressed. Further, as described above, it does not adversely affect the subsequent process.

【0036】図7(a)は、第2実施形態に係る光検出
素子の平面図である。図7(b)は、図7(a)に示す
光検出素子のA−A’線に沿う側面断面図である。光検
出素子301では、ホトダイオード2a〜2dの各光入
射領域を除いた領域は、遮光性樹脂321で被覆されて
いる。従って、第1実施形態に係る光検出素子1では露
出していたチャネル間エリア25は、第2実施形態によ
る光検出素子301では遮光性樹脂321により被覆さ
れ、露出していない。これにより、チャネル間エリア2
5への光の入射を防止し、隣接するホトダイオード2
b,2cへの光の染みだしを防止し、光のクロストーク
を更に抑制することが可能となる。
FIG. 7A is a plan view of the photodetector according to the second embodiment. FIG. 7B is a side sectional view taken along the line AA ′ of the photodetector shown in FIG. In the photodetector element 301, the regions excluding the light incident regions of the photodiodes 2a to 2d are covered with the light shielding resin 321. Therefore, the inter-channel area 25 exposed in the photodetector 1 according to the first embodiment is covered with the light blocking resin 321 in the photodetector 301 according to the second embodiment and is not exposed. As a result, the inter-channel area 2
5 prevents the incidence of light to the adjacent photodiodes 2
It is possible to prevent light from seeping out to b and 2c and further suppress light crosstalk.

【0037】図8は、第3実施形態に係る光検出素子の
側面断面図である。光検出素子401では、チャネル間
エリア25が配線485を介して接地電位に接続されて
いる。チャネル間エリア25上の絶縁膜13には、チャ
ネル間エリア25のp型半導体層7への電気的接続を可
能にするようなコンタクトホール484が形成されてい
る。配線485の一端は、このコンタクトホール484
を貫通してチャネル間エリア25のp型半導体層7に接
続され、配線485の他端は、接地電位に接続されてい
る。このような構成により、チャネル間エリア25で発
生するキャリアは、配線485を通して逃げるため、隣
接するホトダイオード2b,2cに対し悪影響を及ぼす
ことのないものとなっている。
FIG. 8 is a side sectional view of the photo-detecting element according to the third embodiment. In the photo detection element 401, the inter-channel area 25 is connected to the ground potential via the wiring 485. A contact hole 484 is formed in the insulating film 13 on the inter-channel area 25 so that the inter-channel area 25 can be electrically connected to the p-type semiconductor layer 7. One end of the wiring 485 has the contact hole 484.
Is connected to the p-type semiconductor layer 7 in the inter-channel area 25, and the other end of the wiring 485 is connected to the ground potential. With such a configuration, carriers generated in the inter-channel area 25 escape through the wiring 485, so that the adjacent photodiodes 2b and 2c are not adversely affected.

【0038】図9は、第4実施形態に係る光検出素子の
側面断面図である。光検出素子501は、選択拡散によ
り局所的に複数のホトダイオード502a〜502dが
形成された光検出素子である。p型半導体層507(半
導体導電領域)は光検出エリアの周縁部に囲まれた部分
に形成されている。n型半導体層506(半導体光電変
換層)とp型半導体層507との接合界面は、半導体基
板5上の半導体層の上面に位置している。
FIG. 9 is a side sectional view of the photo-detecting element according to the fourth embodiment. The light detection element 501 is a light detection element in which a plurality of photodiodes 502a to 502d are locally formed by selective diffusion. The p-type semiconductor layer 507 (semiconductor conductive region) is formed in a portion surrounded by the peripheral portion of the photodetection area. The junction interface between the n-type semiconductor layer 506 (semiconductor photoelectric conversion layer) and the p-type semiconductor layer 507 is located on the upper surface of the semiconductor layer on the semiconductor substrate 5.

【0039】各ホトダイオード502a〜502dの間
には同一幅のトレンチ溝20が形成されている。光検出
素子501における各ホトダイオードは、既に素子分離
されているため、このトレンチ溝20は、トレンチ分離
としてではなく、キャリアのクロストーク及び光のクロ
ストークを更に抑制するという目的で設けられている。
第4実施形態に示すような光検出素子501では、ホト
ダイオード502bとホトダイオード502cとの間は
間隔が大きいが、この間にはチャネル間エリア525が
形成されている(所定範囲幅のトレンチ溝20を形成す
つことにより必然的にチャネル間エリア525が形成さ
れる)。これにより、そのまま間隔に合わせて幅の広い
トレンチ溝520が形成されることがないため、トレン
チ溝520の上面に凹部や凸部が形成されることがな
い。
A trench groove 20 having the same width is formed between the photodiodes 502a to 502d. Since the photodiodes in the photo-detecting element 501 are already element-isolated, the trench groove 20 is provided not for trench isolation but for the purpose of further suppressing carrier crosstalk and light crosstalk.
In the photo-detecting element 501 as shown in the fourth embodiment, the gap between the photodiode 502b and the photodiode 502c is large, but an inter-channel area 525 is formed between them (the trench groove 20 having a predetermined range width is formed). The inter-channel area 525 is inevitably formed by soaking). As a result, a wide trench groove 520 is not formed as it is, so that no concave portion or convex portion is formed on the upper surface of the trench groove 520.

【0040】図10(a)は、第5実施形態に係る光検
出素子の平面図である。図10(b)は、図10(a)
に示す光検出素子のA−A’線に沿う側面断面図であ
る。光検出素子601には、3行3列のホトダイオード
602a〜602iが9つ形成されている。各ホトダイ
オード602a〜602iの間には、トレンチ溝620
により囲まれたチャネル間エリア625が形成されてい
る。第3実施形態による光検出素子401と同様に、チ
ャネル間エリア625の上面は、遮光性樹脂621によ
り被覆されており、チャネル間エリア625への光の入
射を防止している。
FIG. 10A is a plan view of the photo-detecting element according to the fifth embodiment. FIG. 10 (b) shows FIG. 10 (a).
FIG. 3 is a side sectional view of the photodetector shown in FIG. The photo-detecting element 601 has nine photodiodes 602a to 602i arranged in three rows and three columns. A trench groove 620 is provided between the photodiodes 602a to 602i.
An inter-channel area 625 surrounded by is formed. Similar to the photodetector element 401 according to the third embodiment, the upper surface of the inter-channel area 625 is covered with the light-shielding resin 621 to prevent light from entering the inter-channel area 625.

【0041】図10(a)に示すように、各ホトダイオ
ード602a〜602iには配線609a〜609iの
一端が接続されており、これら配線602a〜602i
の他端は電極610a〜610iに接続されている。配
線609a〜609iは、各ホトダイオード602a〜
602iの間、即ちチャネル間エリア625上及びチャ
ネル間エリア625の両側のトレンチ溝620上、を這
うように設けられるため、ホトダイオードの数が増えれ
ばこの間に設けられる配線の数も増える。これによっ
て、各ホトダイオード間の幅630を広くとる必要性が
生じてくるが、第4実施形態による光検出素子601で
は、幅630に合わせてトレンチ溝620を形成するの
ではなく、図6で説明したような凹凸部が形成されるこ
とのない溝幅に合わせ、全てのトレンチ溝620を形成
している(その結果として、チャネル間エリア525が
形成されている)。これにより、トレンチ溝620に遮
光性樹脂を充填する工程において凹凸部が形成されるこ
とを防止でき、光のクロストークが抑制された光検出素
子601が形成される。
As shown in FIG. 10A, one ends of wirings 609a to 609i are connected to the photodiodes 602a to 602i, and these wirings 602a to 602i are connected.
The other end of is connected to the electrodes 610a to 610i. The wirings 609a to 609i are connected to the photodiodes 602a to 602a.
Since it is provided so as to crawl between 602i, that is, on the inter-channel area 625 and on the trench groove 620 on both sides of the inter-channel area 625, as the number of photodiodes increases, the number of wirings provided therebetween also increases. As a result, it becomes necessary to widen the width 630 between the photodiodes, but in the photodetector 601 according to the fourth embodiment, the trench groove 620 is not formed in accordance with the width 630, and the description will be given with reference to FIG. All the trench grooves 620 are formed in accordance with the groove width in which such uneven portions are not formed (as a result, the inter-channel area 525 is formed). Thereby, it is possible to prevent the uneven portion from being formed in the step of filling the trench groove 620 with the light-shielding resin, and to form the photodetection element 601 in which light crosstalk is suppressed.

【0042】以上、本発明をその実施形態に基づき具体
的に説明したが、本発明は、本発明を実施するにあたっ
て前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の請
求項の範囲内に該当する発明の全ての変更を包含し、配
置、構成、形状、サイズ、などについて変更が可能であ
る。例えば、上記実施形態では、複数のホトダイオード
の配置位置,配置間隔の例として、図1,図9に示す例
を挙げたが、光検出素子の用途に応じて、各ホトダイオ
ードの大きさ,ホトダイオード間の各間隔について、様
々な大きさを有する光検出素子が考えられる。
Although the present invention has been specifically described based on its embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments for carrying out the present invention, and falls within the scope of the claims of the present invention. It is possible to change the arrangement, configuration, shape, size, etc., including all changes of the applicable invention. For example, in the above-described embodiment, the example shown in FIGS. 1 and 9 is given as an example of the arrangement positions and the arrangement intervals of the plurality of photodiodes. For each of the intervals, photodetectors with different sizes are conceivable.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明による光検出素子では、複数のホ
トダイオードのうち、少なくとも二つの前記ホトダイオ
ードの間には、それぞれに隣接しかつ所定の三次元的広
がりを有するチャネル間エリアが形成されるので、充填
材を充填する工程において、トレンチ溝の上面部に凹部
又は凸部が形成されることを抑制することが可能とな
る。更に、これにより、光検出素子の光入射領域に形成
された凹凸部に起因する光のクロストークの発生、を抑
制することが可能となる。
In the photodetector according to the present invention, an inter-channel area adjacent to each of the plurality of photodiodes and having a predetermined three-dimensional spread is formed between at least two of the photodiodes. In the step of filling the filling material, it is possible to suppress the formation of the concave portion or the convex portion on the upper surface portion of the trench groove. Furthermore, this makes it possible to suppress the occurrence of light crosstalk due to the uneven portion formed in the light incident region of the photodetector.

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

【図1】図1(a)は、第1実施形態に係る光検出素子
の平面図である。図1(b)は、図1(a)に示す光検
出素子のA−A’線に沿う側面断面図である。
FIG. 1A is a plan view of a photodetector element according to a first embodiment. 1B is a side sectional view taken along the line AA ′ of the photodetector shown in FIG.

【図2】図2は、図1(b)に示す光検出素子の部分拡
大図である。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the photodetector shown in FIG. 1 (b).

【図3】図3(a)〜3(d)は、それぞれ実施形態に
よる光検出素子の各製造工程を示す図である。
3 (a) to 3 (d) are views showing respective manufacturing steps of the photodetecting element according to the embodiment.

【図4】図4(a)〜4(d)は、それぞれ実施形態に
よる光検出素子の各製造工程を示す図である。
4A to 4D are diagrams showing respective manufacturing steps of the photodetecting element according to the embodiment.

【図5】図5(a),(b)は、それぞれ実施形態によ
る光検出素子の各製造工程を示す図である。
5A and 5B are diagrams showing respective manufacturing steps of the photodetecting element according to the embodiment.

【図6】図6(a)〜6(c)は、本発明による光検出
素子の作用効果を示す図である。
6 (a) to 6 (c) are diagrams showing the action and effect of the photodetector according to the present invention.

【図7】図7(a)は、第2実施形態に係る光検出素子
の平面図である。図7(b)は、図7(a)に示す光検
出素子のA−A’線に沿う側面断面図である。
FIG. 7A is a plan view of a photodetector element according to a second embodiment. FIG. 7B is a side sectional view taken along the line AA ′ of the photodetector shown in FIG.

【図8】図8は、第3実施形態に係る光検出素子の側面
断面図である。
FIG. 8 is a side sectional view of a photodetector element according to a third embodiment.

【図9】図9は、第4実施形態に係る光検出素子の側面
断面図である。
FIG. 9 is a side sectional view of a photodetector element according to a fourth embodiment.

【図10】図10(a)は、第4実施形態に係る光検出
素子の平面図である。図10(b)は、図10(a)に
示す光検出素子のA−A’線に沿う側面断面図である。
FIG. 10A is a plan view of a photodetector element according to a fourth embodiment. 10B is a side sectional view taken along the line AA ′ of the photodetector shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101,301,401,501…光検出素子、2
a〜2d…ホトダイオード、5…半導体基板、6…n型
半導体層、7…p型半導体層、8…pn接合部、9a〜
9d…配線、20…トレンチ溝、21…充填材(遮光性
樹脂)、25…チャネル間エリア。
1, 101, 301, 401, 501 ... Photodetector element, 2
a ... 2d ... photodiode, 5 ... semiconductor substrate, 6 ... n-type semiconductor layer, 7 ... p-type semiconductor layer, 8 ... pn junction, 9a-
9d ... Wiring, 20 ... Trench groove, 21 ... Filler (light-shielding resin), 25 ... Area between channels.

フロントページの続き (72)発明者 坂本 明 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA05 BA06 BA30 CA03 CA25 CA40 EA20 FA27 FA28 5F032 AA35 AA45 AA50 AA66 AA69 CA21 DA09 DA10 DA25 DA53 5F049 MA01 NA08 NB07 QA03 QA20 RA02 RA04 Continued front page    (72) Inventor Akira Sakamoto             1 Hamamatsuho, 1126 Nomachi, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture             Tonics Co., Ltd. F-term (reference) 4M118 AA05 BA06 BA30 CA03 CA25                       CA40 EA20 FA27 FA28                 5F032 AA35 AA45 AA50 AA66 AA69                       CA21 DA09 DA10 DA25 DA53                 5F049 MA01 NA08 NB07 QA03 QA20                       RA02 RA04

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、前記半導体基板よりも
低キャリア濃度の半導体光電変換層が形成され、その上
面に前記半導体光電変換層よりも高キャリア濃度であっ
て前記半導体基板と反対導電型の半導体導電領域が配置
されることにより、前記半導体基板上にホトダイオード
が形成された光検出素子において、 前記半導体基板上に設定される複数の光検出エリアのう
ち、少なくとも二つの前記光検出エリアの間には、それ
ぞれに隣接しかつ所定の三次元的広がりを有する面状の
チャネル間エリアが設定され、 前記半導体光電変換層及び前記半導体導電領域を含む前
記半導体基板上の半導体層には、前記光検出エリアと前
記チャネル間エリアの境界、及び前記各光検出エリアが
互いに隣接している箇所にあってはそれらの間のチャネ
ル間ライン、に沿うようにトレンチ溝が形成されると共
に、前記トレンチ溝には充填材が充填され、 前記光検出エリアの前記半導体光電変換層及び前記半導
体導電領域を含む半導体層が、前記ホトダイオードとし
て機能させられていることを特徴とする光検出素子。
1. A semiconductor photoelectric conversion layer having a carrier concentration lower than that of the semiconductor substrate is formed on a semiconductor substrate, and an upper surface of the semiconductor photoelectric conversion layer has a carrier concentration higher than that of the semiconductor photoelectric conversion layer and has a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. In the photodetector element in which a photodiode is formed on the semiconductor substrate by arranging the semiconductor conductive region of, at least two of the photodetection areas among the plurality of photodetection areas set on the semiconductor substrate In between, a planar inter-channel area adjacent to each of them and having a predetermined three-dimensional spread is set, and in the semiconductor layer on the semiconductor substrate including the semiconductor photoelectric conversion layer and the semiconductor conductive region, The boundary between the photo-detection area and the inter-channel area, and the inter-channel line between the photo-detection areas where they are adjacent to each other And a trench groove is formed along the trench, and the trench groove is filled with a filling material, and the semiconductor layer including the semiconductor photoelectric conversion layer and the semiconductor conductive region in the photodetection area functions as the photodiode. A photodetection element characterized by being made.
【請求項2】 前記複数の光検出エリアは前記半導体基
板上でアレイ状に設定され、前記チャネル間エリアは少
なくとも二箇所に設定され、いずれか一つの前記チャネ
ル間エリアは他のいずれか一つの前記チャネル間エリア
より広い請求項1に記載の光検出素子。
2. The plurality of light detection areas are set in an array on the semiconductor substrate, the inter-channel areas are set in at least two places, and any one of the inter-channel areas is set in another one. The photodetector according to claim 1, which is wider than the inter-channel area.
【請求項3】 前記充填材は遮光性樹脂を含む請求項1
又は2に記載の光検出素子。
3. The filling material contains a light-shielding resin.
Alternatively, the photodetector element according to item 2.
【請求項4】 前記半導体導電領域は前記各光検出エリ
アの周縁部に囲まれた部分に形成され、前記半導体導電
領域と前記半導体光電変換層との接合界面は前記半導体
基板上の半導体層の上面に位置している請求項1〜3の
何れか1項に記載の光検出素子。
4. The semiconductor conductive region is formed in a portion surrounded by a peripheral portion of each of the light detection areas, and a junction interface between the semiconductor conductive region and the semiconductor photoelectric conversion layer is a semiconductor layer on the semiconductor substrate. The photodetector element according to claim 1, which is located on the upper surface.
【請求項5】 前記半導体導電領域は前記光検出エリア
の全面に形成され、前記半導体導電領域と前記半導体光
電変換層との接合界面は前記トレンチ溝の内壁面に位置
している請求項1〜3の何れか1項に記載の光検出素
子。
5. The semiconductor conductive region is formed on the entire surface of the light detection area, and a junction interface between the semiconductor conductive region and the semiconductor photoelectric conversion layer is located on an inner wall surface of the trench groove. 3. The photodetector according to any one of 3 above.
【請求項6】 前記トレンチ溝は前記半導体基板まで達
している請求項1〜5の何れか1項に記載の光検出素
子。
6. The photodetector element according to claim 1, wherein the trench groove reaches the semiconductor substrate.
【請求項7】 前記チャネル間エリアは遮光性樹脂によ
り被覆されている請求項1〜6の何れか1項に記載の光
検出素子。
7. The photodetector according to claim 1, wherein the inter-channel area is covered with a light-shielding resin.
【請求項8】 前記トレンチ溝に充填された充填材の上
には、前記半導体導電領域に接続された配線が設けられ
ている請求項1〜7の何れか1項に記載の光検出素子。
8. The photodetection element according to claim 1, wherein a wiring connected to the semiconductor conductive region is provided on the filling material with which the trench groove is filled.
【請求項9】 前記チャネル間エリアの前記半導体導電
領域は、接地電位に接続されている請求項1〜8の何れ
か1項に記載の光検出素子。
9. The photodetector element according to claim 1, wherein the semiconductor conductive region in the inter-channel area is connected to a ground potential.
【請求項10】 半導体基板上に、この半導体基板より
も低キャリア濃度の半導体光電変換層を結晶成長する第
1工程と、 前記半導体光電変換層の上面に、この半導体光電変換層
よりも高キャリア濃度であって前記半導体基板と反対導
電型の半導体導電領域を形成する第2工程と、 光検出エリアとチャネル間エリアの境界、及びチャネル
間ラインに沿うように、前記半導体光電変換層及び前記
半導体導電領域を含む前記半導体基板上の半導体層にト
レンチ溝を形成する第3工程と、 前記トレンチ溝に充填材を充填する第4工程と、を含
み、 前記半導体基板上に設定される複数の前記光検出エリア
のうち、少なくとも二つの間には、それぞれに隣接しか
つ所定の三次元的広がりを有する面状のチャネル間エリ
アが設定されていることを特徴とする光検出素子の製造
方法。
10. A first step of crystal-growing a semiconductor photoelectric conversion layer having a carrier concentration lower than that of the semiconductor substrate, and a carrier higher than the semiconductor photoelectric conversion layer on the upper surface of the semiconductor photoelectric conversion layer. A second step of forming a semiconductor conductive region having a concentration and a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; the semiconductor photoelectric conversion layer and the semiconductor so as to be along the boundary between the photodetection area and the inter-channel area and the inter-channel line. A third step of forming a trench groove in a semiconductor layer on the semiconductor substrate including a conductive region; and a fourth step of filling the trench groove with a filler, Between at least two of the light detection areas, planar inter-channel areas adjacent to each other and having a predetermined three-dimensional spread are set. Manufacturing method of that photodetector element.
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