JP2012015274A - 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法。 - Google Patents
固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 第1画素領域には光電変換部、FD、及び転送トランジスタが画素を単位として行列状に配される。第2画素領域には増幅トランジスタ、及びリセットトランジスタが配される。第1画素領域には第1素子分離部が配され、第2画素領域には第2素子分離部が配される。第1素子分離部において絶縁膜が半導体基板内部に突出する量が、第2素子分離部において絶縁膜が半導体基板内部に突出する量に比べて小さい。配線が配された第1主面側とは反対の第2主面側から、光電変換部に光が入射する。
【選択図】 図4
Description
実施例1では、第1画素領域の素子分離部にPN分離が用いられた構成を例に説明した。第1画素領域の素子分離部は、メサ型絶縁体分離が用いられてもよい。図12(a)に、メサ型絶縁体分離の断面構造の概略図を示す。
続いて実施例1の固体撮像装置を製造するための好適な製造方法について、図面を用いて簡単に説明する。図13は実施例1の製造プロセスにおける断面構造の概略図を示す。
102、112、402、902 第2半導体基板
103、113、122、403、903、1102 第1画素領域
104、115、123、404、905、1103 第2画素領域
105、114、116、124、405、904、906、1104 周辺回路領域
202、601a、601b、1002 光電変換部
203、602a、602b、1003 転送トランジスタ
204、1004 フローティングディフュージョン
205、1005 増幅トランジスタ
206、1006 リセットトランジスタ
419 第1素子分離部
420 第2素子分離部
502、503、1201 絶縁膜
1204、1205、1211、1212 半導体基板と絶縁膜との界面
Claims (24)
- 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板及び第2半導体基板を有し、
前記第1半導体基板の第1主面上に、第1絶縁膜が配され、
前記第1半導体基板は第1画素領域を含み、
前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記第2半導体基板上に、第2絶縁膜が配され、
前記第2半導体基板は第2画素領域を含み、
前記第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記第2画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配され、
前記第1素子分離部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が、前記光電変換部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面を基準として、第1の深さに配され、
前記第2素子分離部での前記第2半導体基板と前記第2絶縁膜との界面が、前記増幅トランジスタが配された領域での前記第2半導体基板と前記第2絶縁膜との界面を基準として、第2の深さに配され、
第1の深さが第2の深さよりも浅いこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備え、
前記複数の画素から出力された前記信号を処理する信号処理回路を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板及び第2半導体基板を有し、
前記第1半導体基板の第1主面上に、第1絶縁膜が配され、
前記第1半導体基板は第1画素領域を含み、
前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記第2半導体基板上に、第2絶縁膜が配され、
前記第2半導体基板は第2画素領域及び周辺回路領域を含み、
前記第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記周辺回路領域に、前記信号処理回路を構成する複数のトランジスタのうち一部のトランジスタが配され、
前記周辺回路領域に、前記一部のトランジスタどうしを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配され、
前記第1素子分離部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が、前記光電変換部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面を基準として、第1の深さに配され、
前記第2素子分離部での前記第2半導体基板と前記第2絶縁膜との界面が、前記前記一部のトランジスタが配された領域での前記第2半導体基板と前記第2絶縁膜との界面を基準として、第2の深さに配され、
第1の深さが第2の深さよりも浅いこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備え、
前記複数の画素から出力された前記信号を処理する信号処理回路を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板及び第2半導体基板を有し、
前記第1半導体基板の第1主面上に、第1絶縁膜が配され、
前記第1半導体基板は第1画素領域と、前記第1画素領域とは別の周辺回路領域とを含み、
前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記周辺回路領域に、前記第1主面側に前記信号処理回路を構成する複数のトランジスタのうち一部のトランジスタが配され、
前記周辺回路領域に、前記一部のトランジスタどうしを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配され、
前記第2半導体基板は第2画素領域を含み、
前記第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記第1素子分離部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が、前記光電変換部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面を基準として、第1の深さに配され、
前記第2素子分離部での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が、前記複数のトランジスタの前記一部が配された領域での前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面を基準として、第2の深さに配され、
第1の深さが第2の深さよりも浅いこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1半導体基板の前記第1主面とは反対側の第2主面側から前記光電変換部に光が入射することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記フローティングディフュージョンと前記増幅トランジスタのゲート電極とを電気的に接続する導電パターンを有し、
前記第1半導体基板の前記第1主面と、前記第2半導体基板の前記増幅トランジスタのゲート電極が配された側の主面とが前記導電パターンを間に介して対向するように、前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とが配置されたこと
を特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。 - 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板を有し、
前記第1半導体基板の第1主面上に、第1絶縁膜が配され、
前記第1半導体基板は第1画素領域を含み、
前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記第1画素領域とは別の第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記第1画素領域において、前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が平坦であること
を特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1半導体基板の前記第1主面とは反対側の第2主面側から前記光電変換部に光が入射することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
- 第2半導体基板を有し、
前記第2半導体基板が前記第2画素領域を含み、
前記フローティングディフュージョンと前記増幅トランジスタのゲート電極とを電気的に接続する導電パターンを有し、
前記第1半導体基板の前記第1主面と、前記第2半導体基板の前記増幅トランジスタのゲート電極が配された側の主面とが、前記導電パターンを間に介して対向するように、前記第1半導体基板と前記第2半導体基板とが配置され、
を特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置。 - 前記第1半導体基板が前記第2画素領域を含むことを特徴とする請求項6または請求項7のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板を有し、
前記第1半導体基板の第1主面上に、第1絶縁膜が配され、
前記第1半導体基板は第1画素領域を含み、
前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1画素領域に、前記転送トランジスタを除いてトランジスタが配されず、
前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記第1画素領域において、前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面が平坦である
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1半導体基板の前記第1主面とは反対側の第2主面側から前記光電変換部に光が入射することを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置。
- 複数の前記フローティングディフュージョンのそれぞれに対応して、複数の前記導電パターンが配されていることを特徴とする請求項5または請求項8のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記第2素子分離部がLOCOS分離、またはSTI分離のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1素子分離部がPN分離、メサ型絶縁体分離、またはEDI分離のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記複数の画素のうち少なくとも2つの画素が、前記フローティングディフュージョンを共有することを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記光電変換部が、
前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面に接するように配された第2導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の、前記第1半導体基板と前記第1絶縁膜との界面とは反対側に配された第1導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域の、前記第1半導体領域とは反対側に配された第2導電型の第3半導体領域と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1半導体領域が前記複数の画素にわたって延在し、前記第1半導体領域と前記フローティングディフュージョンとが所定の距離をおいて配されたことを特徴とする請求項16に記載の固体撮像装置。
- 前記第1半導体領域が前記複数の画素にわたって延在し、前記第1半導体領域が前記転送トランジスタのチャネル幅を規定することを特徴とする請求項16または請求項17のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記フローティングディフュージョンの前記第1主面とは反対側に第2導電型の第4半導体領域が配され、
前記第1半導体領域及び前記第4半導体領域を前記第1絶縁膜の方向に投影したときに、前記第1半導体領域が投影された領域と前記第4半導体領域が投影された領域とが重ならないことを特徴とする請求項16乃至請求項18のいずれか一項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1半導体領域または前記第3半導体領域に所定の電圧を供給するためのコンタクトプラグが前記第1画素領域に配されず、前記第1半導体領域または前記第3半導体領域に所定の電圧を供給するためのコンタクトプラグが前記第1画素領域とは別の領域に配されていることを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 前記フローティングディフュージョンが、3μm以下のピッチで配されることを特徴とする請求項1乃至請求項20のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置において、
第1半導体基板及び第2半導体基板を有し、
前記第1半導体基板に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、
前記第1半導体基板に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、
前記第2半導体基板に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記第2半導体基板に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配され、
前記第1素子分離部がPN分離、メサ型絶縁体分離、またはEDI分離のいずれかであり、
前記第2素子分離部がSTI分離またはLOCOS分離のいずれかであること
を特徴とする固体撮像装置。 - 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置の製造方法において、
第1画素領域を含み、第1主面上に第1絶縁膜が配され、前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、前記第1画素領域に前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配され、前記第1素子分離部での前記第1絶縁膜との界面が、前記光電変換部での前記第1絶縁膜との界面を基準として、第1の深さに配された、第1半導体基板を用意する工程と、
第2画素領域を含み、第2絶縁膜が配され、前記第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが前記複数の画素のそれぞれを単位として行列状に配され、前記第2画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配され、前記第2素子分離部での前記第2絶縁膜との界面が、前記増幅トランジスタが配された領域での前記第2絶縁膜との界面を基準として、前記第1の深さよりも深い第2の深さに配された、第2半導体基板を用意する工程と、
前記フローティングディフュージョンと前記増幅トランジスタのゲートとを接続する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 光電変換部と、
フローティングディフュージョンと、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記フローティングディフュージョンに転送するための転送ゲート電極を含む転送トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電荷の量に基づく信号を出力する増幅トランジスタと、
前記フローティングディフュージョンの電圧をリセットするリセットトランジスタと、
をそれぞれ有する複数の画素を備える固体撮像装置の製造方法において、
第1画素領域を含み、第1主面側に第1絶縁膜が配され、前記第1画素領域に、複数の前記光電変換部、及び複数の前記フローティングディフュージョンが行列状に配され、前記第1画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第1素子分離部が配された、第1半導体基板を用意する工程と、
第2画素領域を含み、前記第2画素領域に、複数の前記増幅トランジスタ、及び複数の前記リセットトランジスタが行列状に配され、
前記第2画素領域に、前記複数の画素のそれぞれを互いに電気的に分離するための第2素子分離部が配された、第2半導体基板を用意する工程と、
前記フローティングディフュージョンと前記増幅トランジスタのゲートとを接続する工程と、を含み、
前記第1素子分離部がPN分離、メサ型絶縁体分離、またはEDI分離のいずれかであり、
前記第2素子分離部がSTI分離またはLOCOS分離のいずれかであること
を特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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