JP2017055050A - Solid state image sensor and manufacturing method of solid state image sensor - Google Patents

Solid state image sensor and manufacturing method of solid state image sensor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image sensor which allows for enhancement of the signal charge transfer characteristics from a charge storage region to a floating diffusion, and to provide a manufacturing method of a solid state image sensor.SOLUTION: A solid state image sensor includes a charge storage region, a floating diffusion, and a columnar trench gate. The charge storage region is provided in a semiconductor layer, and stores signal charges subjected to photoelectric conversion by the incident light. The floating diffusion is provided in the surface layer of the semiconductor layer. The columnar trench gate is provided adjacently to the floating diffusion, and reaches the charge storage region from the surface of the semiconductor layer. The width of the side face facing the floating diffusion, and the width of the side face facing the side face are larger than the width of the other side face.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施形態は、固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the solid-state imaging device.

従来、半導体層内に入射した光を信号電荷に光電変換して蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換素子と、半導体層の表層に設けられるフローティングディフュージョンとを備える固体撮像装置がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a solid-state imaging device that includes a photoelectric conversion element having a charge accumulation region that photoelectrically converts light incident on a semiconductor layer into signal charge and accumulates, and a floating diffusion provided on a surface layer of the semiconductor layer.

かかる固体撮像装置は、フローティングディフュージョンに隣接する位置に、半導体層の表面から電荷蓄積領域の内部まで達するトレンチゲートを備え、トレンチゲートに電圧を印加して、電荷蓄積領域からフローティングディフュージョンへ信号電荷を転送する。   Such a solid-state imaging device includes a trench gate that extends from the surface of the semiconductor layer to the inside of the charge storage region at a position adjacent to the floating diffusion, and applies a voltage to the trench gate to transfer signal charges from the charge storage region to the floating diffusion. Forward.

特開2013−26264号公報JP 2013-26264 A

一つの実施形態は、電荷蓄積領域からフローティングディフュージョンまでの信号電荷の転送特性を向上させることができる固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of one embodiment is to provide a solid-state imaging device and a method of manufacturing the solid-state imaging device that can improve the transfer characteristics of signal charges from a charge accumulation region to a floating diffusion.

一つの実施形態によれば、固体撮像装置が提供される。固体撮像装置は、電荷蓄積領域と、フローティングディフュージョンと、柱状のトレンチゲートとを備える。電荷蓄積領域は、半導体層に設けられ、入射した光により光電変換された信号電荷を蓄積する。フローティングディフュージョンは、前記半導体層の表層に設けられる。柱状のトレンチゲートは、前記フローティングディフュージョンに隣設され、前記半導体層の表面から前記電荷蓄積領域まで達し、前記フローティングディフュージョンに面する側面の幅および当該側面と対向する側面の幅が、他の側面の幅よりも大きい。   According to one embodiment, a solid-state imaging device is provided. The solid-state imaging device includes a charge accumulation region, a floating diffusion, and a columnar trench gate. The charge accumulation region is provided in the semiconductor layer and accumulates signal charges photoelectrically converted by incident light. The floating diffusion is provided on the surface layer of the semiconductor layer. A columnar trench gate is provided adjacent to the floating diffusion, reaches from the surface of the semiconductor layer to the charge storage region, and the width of the side surface facing the floating diffusion and the width of the side surface facing the side surface are the other side surfaces. Greater than the width of

図1は、実施形態に係る固体撮像装置を備えるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera including the solid-state imaging device according to the embodiment. 図2は、実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図3は、実施形態に係るトレンチゲートの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the trench gate according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る画素の模式的な断面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic cross section of a pixel according to the embodiment. 図5は、図4におけるA−A´線による画素の模式的な断面を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic cross section of the pixel along the line AA ′ in FIG. 4. 図6は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図9は、実施形態の変形例1に係るトレンチゲートの説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a trench gate according to Modification 1 of the embodiment. 図10は、実施形態の変形例2に係るトレンチゲートの説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a trench gate according to the second modification of the embodiment.

以下に添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法について詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。   Exemplary embodiments of a solid-state imaging device and a method for manufacturing the solid-state imaging device will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

図1は、実施形態に係る固体撮像装置14を備えるデジタルカメラ1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、デジタルカメラ1は、カメラモジュール11と後段処理部12とを備える。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera 1 including a solid-state imaging device 14 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the digital camera 1 includes a camera module 11 and a post-processing unit 12.

カメラモジュール11は、撮像光学系13と固体撮像装置14とを備える。撮像光学系13は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置14は、撮像光学系13によって結像される被写体像を撮像し、撮像によって得られた画像信号を後段処理部12へ出力する。かかるカメラモジュール11は、デジタルカメラ1以外に、例えば、カメラ付き携帯端末などの電子機器に適用される。   The camera module 11 includes an imaging optical system 13 and a solid-state imaging device 14. The imaging optical system 13 takes in light from a subject and forms a subject image. The solid-state imaging device 14 captures a subject image formed by the imaging optical system 13 and outputs an image signal obtained by the imaging to the post-processing unit 12. In addition to the digital camera 1, the camera module 11 is applied to an electronic device such as a mobile terminal with a camera.

後段処理部12は、ISP(Image Signal Processor)15、記憶部16および表示部17を備える。ISP15は、固体撮像装置14から入力される画像信号の信号処理を行う。かかるISP15は、例えば、ノイズ除去処理、欠陥画素補正処理、解像度変換処理などの高画質化処理を行う。   The post-processing unit 12 includes an ISP (Image Signal Processor) 15, a storage unit 16, and a display unit 17. The ISP 15 performs signal processing of the image signal input from the solid-state imaging device 14. The ISP 15 performs high image quality processing such as noise removal processing, defective pixel correction processing, and resolution conversion processing.

そして、ISP15は、信号処理後の画像信号を記憶部16、表示部17およびカメラモジュール11内の固体撮像装置14が備える後述の信号処理回路21(図2参照)へ出力する。ISP15からカメラモジュール11へフィードバックされる画像信号は、固体撮像装置14の調整や制御に用いられる。   Then, the ISP 15 outputs the image signal after the signal processing to the signal processing circuit 21 (see FIG. 2) described later provided in the storage unit 16, the display unit 17, and the solid-state imaging device 14 in the camera module 11. An image signal fed back from the ISP 15 to the camera module 11 is used for adjustment and control of the solid-state imaging device 14.

記憶部16は、ISP15から入力される画像信号を画像として記憶する。また、記憶部16は、記憶した画像の画像信号をユーザの操作などに応じて表示部17へ出力する。表示部17は、ISP15あるいは記憶部16から入力される画像信号に応じて画像を表示する。かかる表示部17は、例えば、液晶ディスプレイなどである。   The storage unit 16 stores the image signal input from the ISP 15 as an image. In addition, the storage unit 16 outputs an image signal of the stored image to the display unit 17 according to a user operation or the like. The display unit 17 displays an image according to an image signal input from the ISP 15 or the storage unit 16. The display unit 17 is, for example, a liquid crystal display.

次に、図2を参照してカメラモジュール11が備える固体撮像装置14について説明する。図2は、実施形態に係る固体撮像装置14の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、固体撮像装置14は、イメージセンサ20と、信号処理回路21とを備える。   Next, the solid-state imaging device 14 included in the camera module 11 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the solid-state imaging device 14 according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 14 includes an image sensor 20 and a signal processing circuit 21.

ここでは、イメージセンサ20が、入射光を光電変換する画素における入射光が入射する側の面とは逆側に配線層が形成される所謂裏面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである場合について説明する。なお、実施形態に係るイメージセンサ20は、裏面照射型CMOSイメージセンサに限定するものではなく、表面照射型CMOSイメージセンサであってもよい。   Here, the image sensor 20 is a so-called backside illumination type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor in which a wiring layer is formed on the side opposite to the surface on which incident light is incident in a pixel that photoelectrically converts incident light. The case will be described. Note that the image sensor 20 according to the embodiment is not limited to the backside illumination type CMOS image sensor, and may be a front side illumination type CMOS image sensor.

イメージセンサ20は、周辺回路22と、画素アレイ23とを備える。また、周辺回路22は、垂直シフトレジスタ24、タイミング制御部25、CDS(相関二重サンプリング)26、ADC(アナログデジタル変換部)27、およびラインメモリ28を備え、これらは主にアナログ回路で構成される。   The image sensor 20 includes a peripheral circuit 22 and a pixel array 23. The peripheral circuit 22 includes a vertical shift register 24, a timing control unit 25, a CDS (correlated double sampling) 26, an ADC (analog / digital conversion unit) 27, and a line memory 28, and these are mainly configured by analog circuits. Is done.

画素アレイ23は、イメージセンサ20の撮像領域に設けられる。かかる画素アレイ23には、撮像画像の各画素に対応する複数の光電変換素子が、水平方向(行方向)および垂直方向(列方向)へ2次元アレイ状(マトリックス状)に配置されている。   The pixel array 23 is provided in the imaging region of the image sensor 20. In the pixel array 23, a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to each pixel of the captured image are arranged in a two-dimensional array (matrix) in the horizontal direction (row direction) and the vertical direction (column direction).

そして、画素アレイ23は、各画素の光電変換素子が入射光量に応じた信号電荷(例えば、電子)を発生させて、各画素内の電荷蓄積領域に蓄積する。また、各画素は、電荷蓄積領域が設けられる半導体層の表層に設けられるフローティングディフュージョン(以下、「FD」と記載する)と、FDに隣設されて電荷蓄積領域の内部まで達するトレンチゲートとを備える。   In the pixel array 23, the photoelectric conversion element of each pixel generates a signal charge (for example, electrons) corresponding to the amount of incident light, and accumulates it in a charge accumulation region in each pixel. Each pixel includes a floating diffusion (hereinafter referred to as “FD”) provided in the surface layer of the semiconductor layer in which the charge storage region is provided, and a trench gate that is adjacent to the FD and reaches the inside of the charge storage region. Prepare.

そして、各画素は、トレンチゲートに電圧が印加される場合に、電荷蓄積領域からFDへ信号電荷を転送し、FDに転送された信号電荷の電荷量に応じた電圧の信号を、撮像画像における各画素の輝度を示す画素信号として出力する。   When a voltage is applied to the trench gate, each pixel transfers a signal charge from the charge storage region to the FD, and a voltage signal corresponding to the amount of the signal charge transferred to the FD is displayed in the captured image. The pixel signal indicating the luminance of each pixel is output.

本実施形態に係る固体撮像装置では、各画素に設けられるトレンチゲートの形状を改良することによって、電荷蓄積領域からFDまでの信号電荷の転送特性を向上させた。かかる各画素の構成については、後に図3〜図5を参照して詳述する。   In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the signal charge transfer characteristic from the charge accumulation region to the FD is improved by improving the shape of the trench gate provided in each pixel. The configuration of each pixel will be described in detail later with reference to FIGS.

タイミング制御部25は、垂直シフトレジスタ24、CDS26、ADC27およびラインメモリ28に対して動作タイミングの基準となるパルス信号を出力する処理部である。垂直シフトレジスタ24は、アレイ(行列)状に2次元配列された複数の画素の中から信号電荷を読み出す画素を行単位で順次選択するための選択信号を画素アレイ23へ出力する処理部である。   The timing control unit 25 is a processing unit that outputs a pulse signal serving as a reference for operation timing to the vertical shift register 24, the CDS 26, the ADC 27, and the line memory 28. The vertical shift register 24 is a processing unit that outputs, to the pixel array 23, a selection signal for sequentially selecting pixels for reading signal charges from a plurality of pixels that are two-dimensionally arranged in an array (matrix). .

画素アレイ23は、垂直シフトレジスタ24から入力される選択信号によって行単位で選択される各画素からCDS26へ、各画素に蓄積された信号電荷に応じた画素信号を出力する。   The pixel array 23 outputs a pixel signal corresponding to the signal charge accumulated in each pixel from each pixel selected in units of rows by the selection signal input from the vertical shift register 24 to the CDS 26.

CDS26は、画素アレイ23から入力される画素信号から、相関二重サンプリングによってノイズを除去してADC27へ出力する処理部である。ADC27は、CDS26から入力されるアナログの画素信号をデジタルの画素信号へ変換してラインメモリ28へ出力する処理部である。ラインメモリ28は、ADC27から入力される画素信号を一時的に保持し、画素アレイ23における画素の行毎に信号処理回路21へ出力する処理部である。   The CDS 26 is a processing unit that removes noise from the pixel signal input from the pixel array 23 by correlated double sampling and outputs the noise to the ADC 27. The ADC 27 is a processing unit that converts an analog pixel signal input from the CDS 26 into a digital pixel signal and outputs the digital pixel signal to the line memory 28. The line memory 28 is a processing unit that temporarily holds the pixel signal input from the ADC 27 and outputs the pixel signal to the signal processing circuit 21 for each row of pixels in the pixel array 23.

信号処理回路21は、ラインメモリ28から入力される画素信号に対して所定の信号処理を行って後段処理部12へ出力する処理部であり、主にデジタル回路で構成される。信号処理回路21は、画素信号に対して、例えば、レンズシェーディング補正、傷補正、ノイズ低減処理などの信号処理を行う。   The signal processing circuit 21 is a processing unit that performs predetermined signal processing on the pixel signal input from the line memory 28 and outputs the processed signal to the subsequent processing unit 12, and is mainly configured by a digital circuit. The signal processing circuit 21 performs signal processing such as lens shading correction, flaw correction, and noise reduction processing on the pixel signal.

このように、イメージセンサ20では、画素アレイ23に配置される複数の画素が入射光を受光量に応じた量の信号電荷へ光電変換して蓄積し、周辺回路22が各画素に蓄積された信号電荷に応じた画素信号を読み出すことによって撮像を行う。   As described above, in the image sensor 20, a plurality of pixels arranged in the pixel array 23 photoelectrically converts incident light into signal charges of an amount corresponding to the amount of received light, and accumulates the peripheral circuit 22 in each pixel. Imaging is performed by reading a pixel signal corresponding to the signal charge.

次に、図3を参照して、実施形態に係るトレンチゲート32の各画素における配置および形状について説明する。図3は、実施形態に係るトレンチゲート32の説明図である。なお、図3には、1画素内に設けられる電荷蓄積領域31、トレンチゲート32、およびFD33を選択的に示している。電荷蓄積領域31、トレンチゲート32、およびFD33以外の構成要素を含め、1画素の詳細な構成については、図4および図5を参照して後述する。   Next, the arrangement and shape of each pixel of the trench gate 32 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of the trench gate 32 according to the embodiment. 3 selectively shows the charge storage region 31, the trench gate 32, and the FD 33 provided in one pixel. A detailed configuration of one pixel including components other than the charge storage region 31, the trench gate 32, and the FD 33 will be described later with reference to FIGS.

また、図3では、便宜上、電荷蓄積領域31、トレンチゲート32、およびFD33の各表面を平面とし、各表面と隣り合う面との角部を直角として記載しているが、実物の表面は、完全な平面ではなく、角部も完全な直角ではなく多少の丸みを帯びている。   In FIG. 3, for convenience, each surface of the charge storage region 31, the trench gate 32, and the FD 33 is described as a plane, and a corner between each surface and a surface adjacent to each surface is described as a right angle. It is not a perfect plane and the corners are not perfectly right but rounded somewhat.

図3に示すように、各画素は、第1導電型(ここでは、P型とする)の半導体層の内部に、第2導電型(ここでは、N型とする)の電荷蓄積領域31を備え、P型の半導体層の表層に第2導電型(ここでは、N型とする)のFD33を備える。また、各画素は、P型の半導体層の表層におけるFD33と隣り合う位置から電荷蓄積領域31の内部まで達するトレンチゲート32を備える。   As shown in FIG. 3, each pixel includes a charge storage region 31 of the second conductivity type (here, N type) inside the semiconductor layer of the first conductivity type (here, P type). And a second conductivity type (N-type here) FD 33 is provided on the surface layer of the P-type semiconductor layer. Each pixel includes a trench gate 32 that extends from a position adjacent to the FD 33 on the surface layer of the P-type semiconductor layer to the inside of the charge storage region 31.

N型の電荷蓄積領域31は、P型の半導体層とのPN接合によって光電変換素子となるフォトダイオードを形成し、受光面(ここでは、下面)側から入射する光を光量に応じた信号電荷に光電変換して蓄積する領域である。   The N-type charge accumulation region 31 forms a photodiode as a photoelectric conversion element by a PN junction with a P-type semiconductor layer, and light incident from the light receiving surface (here, the lower surface) side is a signal charge corresponding to the amount of light. This is an area for photoelectric conversion and accumulation.

トレンチゲート32は、例えば、所定の電圧が印加される場合に、周面近傍に信号電荷の転送経路となるチャネルを形成することによって、電荷蓄積領域31からFD33へ信号電荷を転送するゲートである。FD33は、電荷蓄積領域31から転送される信号電荷を保持する領域である。各画素は、FD33に保持した信号電荷を増幅し、画素信号としてCDS26(図2参照)へ出力する。   The trench gate 32 is, for example, a gate that transfers signal charges from the charge storage region 31 to the FD 33 by forming a channel serving as a signal charge transfer path in the vicinity of the peripheral surface when a predetermined voltage is applied. . The FD 33 is a region that holds signal charges transferred from the charge accumulation region 31. Each pixel amplifies the signal charge held in the FD 33 and outputs it to the CDS 26 (see FIG. 2) as a pixel signal.

ここで、一般的なトレンチゲートは、P型の半導体層の面方向の断面が略正方形または円形の柱形状である。かかる形状のトレンチゲートは、電圧が印加される場合、側周面全体の電位が均等になり、側周面内に電位勾配が付き難い。   Here, a general trench gate has a pillar shape in which a cross section in a plane direction of a P-type semiconductor layer is substantially square or circular. In the trench gate having such a shape, when a voltage is applied, the potential of the entire side peripheral surface becomes uniform, and a potential gradient is hardly formed in the side peripheral surface.

このため、かかる形状のトレンチゲートを備える画素では、トレンチゲートに電圧を印加しても、電荷蓄積領域とFDとの間に、信号電荷の転送経路であるチャネルが十分に形成されず、信号電荷の転送特性が劣化することがある。例えば、画素では、信号電荷の転送速度が低下したり、信号電荷がFDへ転送されずに電荷蓄積領域に残留したりすることがある。   For this reason, in a pixel including a trench gate having such a shape, even if a voltage is applied to the trench gate, a channel serving as a signal charge transfer path is not sufficiently formed between the charge accumulation region and the FD. Transfer characteristics may deteriorate. For example, in the pixel, the transfer rate of the signal charge may decrease, or the signal charge may remain in the charge accumulation region without being transferred to the FD.

そこで、実施形態に係るトレンチゲート32は、図3に示すように、FD33に面する側面41の幅d1と、この側面41に対向する側面42の幅d1とが、他の側面43,44の幅d2よりも大きい柱状とした。   Therefore, in the trench gate 32 according to the embodiment, as shown in FIG. 3, the width d1 of the side surface 41 facing the FD 33 and the width d1 of the side surface 42 facing the side surface 41 are The column shape was larger than the width d2.

なお、ここでの幅の方向は、例えば、トレンチゲート32が形成される半導体層の表面から電荷蓄積領域31へ向かうトレンチゲート32の延伸方向を法線方向とする平面の面方向と平行な方向である。   The direction of the width here is, for example, a direction parallel to the plane direction of the plane whose normal direction is the extending direction of the trench gate 32 from the surface of the semiconductor layer where the trench gate 32 is formed toward the charge storage region 31. It is.

これにより、トレンチゲート32は、所定の電圧が印加される場合に、FD33に面する側面41の電位と、この側面41に対向する側面42の電位とが、他の側面43,44の電位よりも高くなる。   Thereby, when a predetermined voltage is applied to the trench gate 32, the potential of the side surface 41 facing the FD 33 and the potential of the side surface 42 facing the side surface 41 are higher than the potentials of the other side surfaces 43 and 44. Also gets higher.

つまり、トレンチゲート32は、4つの側面41,42,43,44のうち、面積が広い方の側面41,42の方が、面積の狭い側面43,44の方よりも電位が高くなる。これにより、トレンチゲート32は、FD33に面していない側面43,44側からFD33に面する側面41側へむけて電位勾配を形成することができる。   That is, of the four side surfaces 41, 42, 43, 44, the trench gate 32 has a higher potential on the side surface 41, 42 with the larger area than on the side surface 43, 44 with the smaller area. Thereby, the trench gate 32 can form a potential gradient from the side surfaces 43 and 44 side not facing the FD 33 toward the side surface 41 side facing the FD 33.

したがって、トレンチゲート32によれば、図3に太線矢印で示すように、電荷蓄積領域31から、FD33に面していない側面43,44側、FD33に面する側面41側を経由してFD33へ至る転送特性の高い信号電荷の転送経路を形成することができる。   Therefore, according to the trench gate 32, as indicated by a thick line arrow in FIG. 3, the charge accumulation region 31 goes to the FD 33 via the side surfaces 43 and 44 that do not face the FD 33 and the side surface 41 that faces the FD 33. It is possible to form a signal charge transfer path having high transfer characteristics.

このように、トレンチゲート32を備える画素は、上記した一般的な形状をしたトレンチゲートを備える画素よりも、電荷転送効率の高いチャネルを形成することができるので、電荷蓄積領域31からFD33までの信号電荷の転送特性を向上させることができる。   As described above, since the pixel including the trench gate 32 can form a channel with higher charge transfer efficiency than the pixel including the trench gate having the general shape described above, the charge storage region 31 to the FD 33 can be formed. Signal charge transfer characteristics can be improved.

なお、トレンチゲート32は、側面41,42の幅d1と、側面43,44の幅d2との差が大きいほど、電圧が印加される場合に、側面41,42と側面43,44との電位差が大きくなるので、信号電荷の転送特性を向上させることができる。   In addition, as the difference between the width d1 of the side surfaces 41 and 42 and the width d2 of the side surfaces 43 and 44 increases, the trench gate 32 has a potential difference between the side surfaces 41 and 42 and the side surfaces 43 and 44 when a voltage is applied. Therefore, the signal charge transfer characteristics can be improved.

次に、かかる各画素の全体構成について、図4および図5を参照して説明する。図4は、実施形態に係る画素の模式的な断面を示す説明図である。また、図5は、図4におけるA−A´線による画素の模式的な断面を示す説明図である。   Next, the overall configuration of each pixel will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic cross section of a pixel according to the embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic cross section of the pixel along the line AA ′ in FIG. 4.

図4に示すように、画素アレイ23に設けられる各画素は、光が入射する下側にマイクロレンズ51を備え、マイクロレンズ51上に、順次積層されるカラーフィルタ52、反射防止膜53、P型の半導体層54、多層配線層56、および支持基板59を備える。   As shown in FIG. 4, each pixel provided in the pixel array 23 includes a microlens 51 on the lower side where light enters, and a color filter 52, an antireflection film 53, P, which are sequentially stacked on the microlens 51. A semiconductor layer 54 of a type, a multilayer wiring layer 56, and a support substrate 59 are provided.

マイクロレンズ51は、受光面となる下面から入射する光を集光する平凸レンズである。カラーフィルタ52は、例えば、赤色、緑色、および青色のうち、いずれか一色の光を選択的に透過させるフィルタである。   The microlens 51 is a plano-convex lens that collects light incident from the lower surface serving as a light receiving surface. For example, the color filter 52 is a filter that selectively transmits light of any one of red, green, and blue.

各画素には、赤色、緑色、および青色のうち、いずれか一色のカラーフィルタ52が設けられる。3色のカラーフィルタ52は、例えば、ベイヤ配列される。反射防止膜53は、例えば、窒化シリコンによって形成され、マイクロレンズ51およびカラーフィルタ52を介して入射する光の反射を防止する。   Each pixel is provided with a color filter 52 of any one of red, green, and blue. For example, the three color filters 52 are arranged in a Bayer array. The antireflection film 53 is formed of, for example, silicon nitride, and prevents reflection of light incident through the microlens 51 and the color filter 52.

P型の半導体層54は、例えば、ボロン等のP型の不純物がドープされたシリコンの層である。かかるP型の半導体層54は、内部にN型の電荷蓄積領域31を備え、表層にN型のFD33を備える。これら電荷蓄積領域31およびFD33は、例えば、リン等のN型の不純物がドープされたシリコンの領域である。   The P-type semiconductor layer 54 is a silicon layer doped with a P-type impurity such as boron, for example. The P-type semiconductor layer 54 includes an N-type charge accumulation region 31 inside, and an N-type FD 33 on the surface layer. These charge storage regions 31 and FD 33 are silicon regions doped with N-type impurities such as phosphorus.

さらに、P型の半導体層54は、各画素を電気的に分離する画素分離領域55を備える。画素分離領域55は、例えば、P型の半導体層54の表裏を貫通するDTI(Deep Trench Isolation)であり、酸化シリコンによって形成される。   Further, the P-type semiconductor layer 54 includes a pixel isolation region 55 that electrically isolates each pixel. The pixel isolation region 55 is, for example, DTI (Deep Trench Isolation) penetrating the front and back of the P-type semiconductor layer 54 and is formed of silicon oxide.

なお、画素分離領域55は、DTIに限定されるものではなく、ボロン等のP型の不純物がP型の半導体層54よりも高濃度にドープされた半導体領域であってもよく、P型の不純物がドープされた半導体領域とDTIとを組み合わせたものであってもよい。かかる画素分離領域55は、例えば、図5に示すように、P型の半導体層54を画素毎に区画する井桁状に設けられる。   The pixel isolation region 55 is not limited to DTI, and may be a semiconductor region in which a P-type impurity such as boron is doped at a higher concentration than the P-type semiconductor layer 54. A combination of a semiconductor region doped with impurities and DTI may be used. For example, as illustrated in FIG. 5, the pixel isolation region 55 is provided in a grid pattern that partitions the P-type semiconductor layer 54 for each pixel.

また、図4に示すように、各画素は、FD33に隣り合う位置に、P型の半導体層54上から電荷蓄積領域31の内部まで達するトレンチゲート32を備える。トレンチゲート32は、例えば、ポリシリコンによって形成される。トレンチゲート32とP型の半導体層54および電荷蓄積領域31との界面には、ゲート絶縁膜34が設けられる。ゲート絶縁膜34は、例えば、酸化シリコン膜である。   As shown in FIG. 4, each pixel includes a trench gate 32 that extends from the top of the P-type semiconductor layer 54 to the inside of the charge storage region 31 at a position adjacent to the FD 33. The trench gate 32 is made of, for example, polysilicon. A gate insulating film 34 is provided at the interface between the trench gate 32 and the P-type semiconductor layer 54 and the charge storage region 31. The gate insulating film 34 is, for example, a silicon oxide film.

多層配線層56は、層間絶縁膜57と、層間絶縁膜57の内部に設けられる多層配線58とを備える。層間絶縁膜57は、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)膜である。多層配線58は、例えば、銅配線である。支持基板59は、例えば、シリコン基板であり、P型の半導体層54を薄化して画素の受光面を形成する場合に、支持される部分となる。   The multilayer wiring layer 56 includes an interlayer insulating film 57 and a multilayer wiring 58 provided inside the interlayer insulating film 57. The interlayer insulating film 57 is, for example, a TEOS (tetraethoxysilane) film. The multilayer wiring 58 is, for example, a copper wiring. The support substrate 59 is, for example, a silicon substrate, and becomes a supported portion when the P-type semiconductor layer 54 is thinned to form a light receiving surface of a pixel.

各画素は、マイクロレンズ51から入射する光を、P型の半導体層54とN型の電荷蓄積領域31との界面で受光量に応じた信号電荷に光電変換して電荷蓄積領域31に蓄積する。そして、各画素は、トレンチゲート32に所定の電圧が印加されると、図4に太線矢印で示す経路を介して、電荷蓄積領域31からFD33へ信号電荷を転送する。   Each pixel photoelectrically converts light incident from the microlens 51 into a signal charge corresponding to the amount of light received at the interface between the P-type semiconductor layer 54 and the N-type charge accumulation region 31 and accumulates it in the charge accumulation region 31. . Then, when a predetermined voltage is applied to the trench gate 32, each pixel transfers the signal charge from the charge accumulation region 31 to the FD 33 via a path indicated by a thick line arrow in FIG.

ここで、図5に示すように、トレンチゲート32の断面は、FD33と対向する側が長辺となり、FD33と対向しない側が短辺となる長方形状である。これにより、各画素では、トレンチゲート32に所定の電圧が印加されると、図5に示す断面視短辺側の側面から断面視長辺側の側面へ向けた電位勾配が形成される。   Here, as shown in FIG. 5, the cross section of the trench gate 32 has a rectangular shape in which the side facing the FD 33 has a long side and the side not facing the FD 33 has a short side. Thus, in each pixel, when a predetermined voltage is applied to the trench gate 32, a potential gradient is formed from the side surface on the short side view in section to the side surface on the long side view in section shown in FIG.

したがって、各画素は、図5に太線矢印で示すように、断面視短辺側の両側面の外側からトレンチゲート32を巻き込んでFD33へ向かう信号電荷の転送経路が形成されやすくなるので、信号電荷の転送特性を向上させることができる。   Therefore, as shown by the thick arrows in FIG. 5, each pixel easily forms a signal charge transfer path from the outside of both side surfaces on the short side in cross section to the FD 33 through the trench gate 32. It is possible to improve the transfer characteristics.

次に、図6〜図8を参照して、実施形態に係る固体撮像装置14の製造方法について説明する。図6〜図8は、実施形態に係る固体撮像装置14の製造工程を示す断面視による説明図である。   Next, with reference to FIGS. 6-8, the manufacturing method of the solid-state imaging device 14 which concerns on embodiment is demonstrated. 6-8 is explanatory drawing by the cross sectional view which shows the manufacturing process of the solid-state imaging device 14 concerning embodiment.

なお、実施形態に係る固体撮像装置14の製造工程のなかで、各画素部分の製造工程以外は、一般的な固体撮像装置の製造工程と同様である。このため、ここでは、図4に示す一画素部分の製造工程について説明し、その他の工程については、その説明を省略する。また、以下の説明では、図4に示す構成要素と同一の構成要素については、図4に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。   In addition, in the manufacturing process of the solid-state imaging device 14 according to the embodiment, the manufacturing process of the solid-state imaging device is the same as that of the general solid-state imaging device except for the manufacturing process of each pixel portion. Therefore, here, the manufacturing process of one pixel portion shown in FIG. 4 will be described, and the description of the other processes will be omitted. In the following description, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG.

画素アレイ23を製造する場合には、まず、図6に(a)で示すように、ノンドープのシリコン層60上に、P型の半導体層54を形成する。ここでは、例えば、シリコン基板の表面からシリコン基板の内部へボロンをイオン注入してアニール処理を行うことによって、シリコン基板の表面から、後に画素を形成する所定の深さ位置まで達するP型の半導体層54を形成する。   When manufacturing the pixel array 23, first, as shown in FIG. 6A, a P-type semiconductor layer 54 is formed on the non-doped silicon layer 60. Here, for example, a P-type semiconductor that reaches from a surface of the silicon substrate to a predetermined depth position where a pixel is formed later by performing ion implantation of boron into the silicon substrate from the surface of the silicon substrate and performing an annealing process. Layer 54 is formed.

続いて、P型の半導体層54における後に各画素を形成する領域を分離する位置に対して、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)を行うことによって、平面視格子状のトレンチ61を形成する。その後、図6に(b)で示すように、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)によって、トレンチ61内に酸化シリコンを堆積させて画素分離領域55を形成する。   Subsequently, for example, RIE (Reactive Ion Etching) is performed on the P-type semiconductor layer 54 at a position where a region where each pixel is to be formed later is separated, thereby forming a trench 61 having a lattice shape in plan view. Thereafter, as shown in FIG. 6B, the pixel isolation region 55 is formed by depositing silicon oxide in the trench 61 by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).

その後、図6に(c)で示すように、画素分離領域55によって分離されたP型の半導体層54の内部に、N型の電荷蓄積領域31を形成する。ここでは、P型の半導体層54の表面から内部へリンをイオン注入し、アニール処理を行うことにより、電荷蓄積領域31を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 6C, the N-type charge accumulation region 31 is formed inside the P-type semiconductor layer 54 separated by the pixel separation region 55. Here, the charge storage region 31 is formed by ion-implanting phosphorus from the surface of the P-type semiconductor layer 54 into the inside and performing an annealing process.

続いて、図7に(a)で示すように、P型の半導体層54におけるトレンチゲート32(図4および図5参照)の形成位置の表面に対して、例えば、RIEを行うことによって、P型の半導体層54の表面から電荷蓄積領域31の内部まで達する平面視長方形状の開口62を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7A, for example, by performing RIE on the surface of the P-type semiconductor layer 54 where the trench gate 32 (see FIGS. 4 and 5) is formed, P An opening 62 having a rectangular shape in plan view extending from the surface of the semiconductor layer 54 to the inside of the charge storage region 31 is formed.

このとき、開口62の4つの内側面のうち、後に形成するFD33に面する側の内側面の幅と、この内側面に対向する側の内側面の幅とが、残る2つの内側面の幅よりも大きい開口62を形成する。   At this time, of the four inner surfaces of the opening 62, the width of the inner surface on the side facing the FD 33 to be formed later and the width of the inner surface on the side facing the inner surface are the widths of the remaining two inner surfaces. A larger opening 62 is formed.

その後、図7に(b)で示すように、開口62の内周面と、P型の半導体層54、および画素分離領域55の上面とに、ゲート絶縁膜34を形成する。ここでは、例えば、熱酸化によってゲート絶縁膜34を形成する。なお、ゲート絶縁膜34の形成は、CVDによって行ってもよい。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, the gate insulating film 34 is formed on the inner peripheral surface of the opening 62 and the upper surfaces of the P-type semiconductor layer 54 and the pixel isolation region 55. Here, for example, the gate insulating film 34 is formed by thermal oxidation. Note that the gate insulating film 34 may be formed by CVD.

続いて、図7に(c)で示すように、ゲート絶縁膜34上に、例えば、CVDによってポリシリコンを堆積させて開口62をポリシリコンによって埋めた後、不要な部分のポリシリコンおよびゲート絶縁膜34を除去して、トレンチゲート32を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, after polysilicon is deposited on the gate insulating film 34 by, for example, CVD to fill the opening 62 with polysilicon, unnecessary portions of polysilicon and gate insulation are formed. The film 34 is removed and a trench gate 32 is formed.

その後、P型の半導体層54の表層で、トレンチゲート32の4側面のうち、幅が大きな方の側面と隣接する位置に、リンをイオン注入してアニール処理を行うことにより、N型のFD33を形成する。ここでは、トレンチゲート32の幅が広い方の2側面のうち、画素分離領域55に近い方の側面と隣接する位置(図5参照)にFD33を形成する。   Thereafter, phosphorus is ion-implanted into the surface layer of the P-type semiconductor layer 54 and adjacent to the larger side surface of the four side surfaces of the trench gate 32 to perform N-type FD33. Form. Here, the FD 33 is formed at a position (see FIG. 5) adjacent to the side surface closer to the pixel isolation region 55 among the two side surfaces having the wider width of the trench gate 32.

続いて、図8に(a)に示すように、P型の半導体層54上に多層配線層56を形成する。ここでは、例えば、層間絶縁膜57を形成し、層間絶縁膜57に多層配線58用の溝をパターニングし、溝の内部に銅を埋め込む一連の工程を繰り返すことによって、多層配線層56を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 8A, a multilayer wiring layer 56 is formed on the P-type semiconductor layer 54. Here, for example, an interlayer insulating film 57 is formed, a groove for the multilayer wiring 58 is patterned in the interlayer insulating film 57, and a series of steps of embedding copper in the groove is repeated to form the multilayer wiring layer 56. .

その後、図8に(b)で示すように、多層配線層56上に、支持基板59を貼合する。そして、支持基板59を支持し、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって、ノンドープのシリコン層60を裏面から研削および研磨することにより、P型の半導体層54および画素分離領域55の裏面を露出させて画素の受光面を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 8B, a support substrate 59 is bonded onto the multilayer wiring layer 56. The support substrate 59 is supported, and the back surface of the P-type semiconductor layer 54 and the pixel isolation region 55 is exposed by grinding and polishing the non-doped silicon layer 60 from the back surface, for example, by CMP (Chemical Mechanical Polishing). To form a light receiving surface of the pixel.

続いて、図8に(c)で示すように、画素の受光面に反射防止膜53およびカラーフィルタ52を順次形成する。ここでは、画素の受光面(ここでは、下面)に、例えば、CVDによって窒化シリコンを堆積させることによって反射防止膜53を形成し、反射防止膜53の受光面に、赤色、緑色、青色のカラーレジストを順次成膜することにより、カラーフィルタ52を形成する。最後に、カラーフィルタ52の受光面にマイクロレンズ51を形成して、図4に示す画素が完成する。   Subsequently, as shown in FIG. 8C, an antireflection film 53 and a color filter 52 are sequentially formed on the light receiving surface of the pixel. Here, the antireflection film 53 is formed on the light receiving surface (here, the lower surface) of the pixel by, for example, depositing silicon nitride by CVD, and red, green, and blue colors are formed on the light receiving surface of the antireflection film 53. The color filter 52 is formed by sequentially forming a resist. Finally, the microlens 51 is formed on the light receiving surface of the color filter 52 to complete the pixel shown in FIG.

上述したように、実施形態に係る固体撮像装置の各画素は、半導体層の内部に入射光を光電変換して蓄積する電荷蓄積領域を備え、半導体層の表層にFDを備える。さらに、各画素は、FDに隣接する位置から電荷蓄積領域の内部まで達するトレンチゲートを備える。そして、トレンチゲートは、FDに面する側面の幅と、この側面に対向する側面の幅が、他の側面の幅よりも大きい。   As described above, each pixel of the solid-state imaging device according to the embodiment includes a charge accumulation region that accumulates the incident light by photoelectric conversion inside the semiconductor layer, and includes an FD on the surface layer of the semiconductor layer. Further, each pixel includes a trench gate that extends from a position adjacent to the FD to the inside of the charge storage region. In the trench gate, the width of the side surface facing the FD and the width of the side surface facing this side surface are larger than the widths of the other side surfaces.

これにより、各画素は、トレンチゲートに電圧が印加される場合に、電荷蓄積領域から転送ゲートの側周面を経由してFDへ向かう信号電荷の転送経路ができやすくなる。したがって、各画素は、電荷蓄積領域からFDまでの信号電荷の転送速度を高めると共に、信号電荷の転送漏れを抑制することによって、信号電荷の転送効率を向上させることができる。   Thus, each pixel can easily form a signal charge transfer path from the charge accumulation region to the FD via the side peripheral surface of the transfer gate when a voltage is applied to the trench gate. Therefore, each pixel can improve the signal charge transfer efficiency by increasing the transfer rate of the signal charge from the charge storage region to the FD and suppressing the signal charge transfer leakage.

なお、実施形態に係るトレンチゲート32の形状は、上述した形状に限定されるものではない。以下、図9および図10を参照して、実施形態に係るトレンチゲートの変形例1、2について説明する。図9は、実施形態の変形例1に係るトレンチゲート32aの説明図であり、図10は、実施形態の変形例2に係るトレンチゲート32bの説明図である。   Note that the shape of the trench gate 32 according to the embodiment is not limited to the shape described above. Hereinafter, modified examples 1 and 2 of the trench gate according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is an explanatory diagram of a trench gate 32a according to Modification 1 of the embodiment, and FIG. 10 is an explanatory diagram of a trench gate 32b according to Modification 2 of the embodiment.

なお、ここでは、図9および図10に示す構成要素のうち、図3に示す構成要素と同様の構成要素については、図3に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。   Here, among the components shown in FIGS. 9 and 10, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. To do.

図9に示すように、変形例1に係るトレンチゲート32aは、FD33に面する側面41aの幅と、この側面41aと対向する側面42aの幅とが、P型の半導体層54の深層へ向かうにつれて小さくなる。また、トレンチゲート32aは、FD33に対向しない2つの側面43a,44aも、P型の半導体層54の深層へ向かうにつれて幅が小さくなる。   As shown in FIG. 9, in the trench gate 32 a according to the first modification, the width of the side surface 41 a facing the FD 33 and the width of the side surface 42 a facing the side surface 41 a go to the deep layer of the P-type semiconductor layer 54. As it gets smaller. In addition, the width of the two side surfaces 43a and 44a that do not face the FD 33 of the trench gate 32a decreases toward the deep layer of the P-type semiconductor layer 54.

これにより、トレンチゲート32aは、電圧が印加されると、P型の半導体層54における深層部側表面の電位が表層部側表面の電位よりも高くなる電位勾配ができ、側面の周りに電荷蓄積領域31からFD33へ向かう信号電荷の転送経路が形成されやすくなる。   As a result, when a voltage is applied to the trench gate 32a, a potential gradient in which the potential on the surface on the deep layer side in the P-type semiconductor layer 54 is higher than the potential on the surface on the surface layer side is generated, and charge is accumulated around the side surface. A signal charge transfer path from the region 31 to the FD 33 is easily formed.

しかも、トレンチゲート32aは、図3に示すトレンチゲート32と同様に、FD33に面する側面41aの幅と、この側面41aと対向する側面42aの幅とが、他の側面43a,44aの幅より大きい。したがって、トレンチゲート32aによれば、信号電荷の転送特性をさらに向上させることができる。   Moreover, in the trench gate 32a, similarly to the trench gate 32 shown in FIG. 3, the width of the side surface 41a facing the FD 33 and the width of the side surface 42a facing the side surface 41a are larger than the widths of the other side surfaces 43a and 44a. large. Therefore, according to the trench gate 32a, the signal charge transfer characteristics can be further improved.

なお、ここでは、トレンチゲート32aの4つの側面41a,42a,43a,44aが、P型の半導体層54の深層へ向かうにつれて小さくなる場合について説明したが、トレンチゲート32aの側面形状は、これに限定されるものではない。   Here, the case where the four side surfaces 41a, 42a, 43a, 44a of the trench gate 32a become smaller toward the deep layer of the P-type semiconductor layer 54 has been described, but the side surface shape of the trench gate 32a is It is not limited.

例えば、トレンチゲート32aは、FD33に対向する2つの側面41a,42a、またはFD33に対向しない2つの側面43a,44aが、P型の半導体層54の深層へ向かうにつれて小さくなる形状であってもよい。かかる形状によっても、トレンチゲート32aは、側面の周りに電荷蓄積領域31からFD33へ向かう信号電荷の転送経路が形成されやすくなるので、信号電荷の転送効率を向上させることができる。   For example, the trench gate 32 a may have a shape in which the two side surfaces 41 a and 42 a facing the FD 33 or the two side surfaces 43 a and 44 a not facing the FD 33 become smaller toward the deep layer of the P-type semiconductor layer 54. . Even in such a shape, the trench gate 32a can easily form a signal charge transfer path from the charge accumulation region 31 to the FD 33 around the side surface, thereby improving the signal charge transfer efficiency.

また、図10に示すように、変形例2に係るトレンチゲート32bは、P型の半導体層54における面方向の断面形状が楕円形である点が、変形例1のトレンチゲート32aとは異なる。かかるトレンチゲート32bは、FD33に面する側面41bの幅と、この側面41bと対向する側面42bの幅とが、他の側面43b,44bの幅より大きい。   As shown in FIG. 10, the trench gate 32b according to Modification 2 is different from the trench gate 32a according to Modification 1 in that the cross-sectional shape in the plane direction of the P-type semiconductor layer 54 is elliptical. In the trench gate 32b, the width of the side surface 41b facing the FD 33 and the width of the side surface 42b facing the side surface 41b are larger than the widths of the other side surfaces 43b and 44b.

つまり、トレンチゲート32bは、側面のうち、比較的湾曲の緩い側の側面をFD33に面するように配置される。また、トレンチゲート32bは、P型の半導体層54の深層へ向かうにつれて先細りとなるテーパー形状である。   That is, the trench gate 32b is arranged so that the side surface on the relatively loose side among the side surfaces faces the FD 33. Further, the trench gate 32 b has a tapered shape that tapers toward the deep layer of the P-type semiconductor layer 54.

これにより、トレンチゲート32bは、電圧が印加される場合、側面に変形例1と略同様の電位勾配ができるので、電荷蓄積領域31からFD33へ向かう電荷の転送経路が形成されやすくなり、信号電荷の転送特性を向上させることができる。   Thereby, when a voltage is applied to the trench gate 32b, a potential gradient substantially the same as that of the first modification can be formed on the side surface, so that a charge transfer path from the charge accumulation region 31 to the FD 33 is easily formed, and the signal charge It is possible to improve the transfer characteristics.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 デジタルカメラ、 11 カメラモジュール、 12 後段処理部、 13 撮像光学系、 14 固体撮像装置、 15 ISP、 16 記憶部、 17 表示部、 20 イメージセンサ、 21 信号処理回路、 22 周辺回路、 23 画素アレイ、 24 垂直シフトレジスタ、 25 タイミング制御部、 26 CDS、 27 ADC、 28 ラインメモリ、 32,32a,32b トレンチゲート、 34 ゲート絶縁膜、 51 マイクロレンズ、 52 カラーフィルタ、 53 反射防止膜、 54 P型の半導体層、 55 画素分離領域、 56 多層配線層、 57 層間絶縁膜、 58 多層配線、 59 支持基板、 60 シリコン層、 61 トレンチ、 62 開口。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digital camera, 11 Camera module, 12 Subsequent processing part, 13 Imaging optical system, 14 Solid-state imaging device, 15 ISP, 16 Memory | storage part, 17 Display part, 20 Image sensor, 21 Signal processing circuit, 22 Peripheral circuit, 23 Pixel array 24 vertical shift register, 25 timing control unit, 26 CDS, 27 ADC, 28 line memory, 32, 32a, 32b trench gate, 34 gate insulating film, 51 microlens, 52 color filter, 53 antireflection film, 54 P type Semiconductor layer, 55 pixel isolation region, 56 multilayer wiring layer, 57 interlayer insulating film, 58 multilayer wiring, 59 support substrate, 60 silicon layer, 61 trench, 62 opening.

Claims (6)

半導体層に設けられ、入射した光により光電変換された信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域と、
前記半導体層の表層に設けられるフローティングディフュージョンと、
前記フローティングディフュージョンに隣設され、前記半導体層の表面から前記電荷蓄積領域まで達し、前記フローティングディフュージョンに面する側面の幅および当該側面と対向する側面の幅が、他の側面の幅よりも大きい柱状のトレンチゲートと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
A charge storage region that is provided in the semiconductor layer and stores signal charges photoelectrically converted by incident light;
A floating diffusion provided in a surface layer of the semiconductor layer;
A columnar shape adjacent to the floating diffusion, reaching the charge storage region from the surface of the semiconductor layer, and having a width of a side surface facing the floating diffusion and a width of a side surface facing the side surface larger than the width of the other side surface A solid-state imaging device comprising: a trench gate.
前記トレンチゲートは、
前記フローティングディフュージョンに面する側面の面積および当該側面と対向する側面の面積が、他の側面の面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The trench gate is
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an area of a side surface facing the floating diffusion and an area of a side surface facing the side surface are larger than areas of other side surfaces.
前記トレンチゲートは、
前記半導体層の面方向の断面が略矩形状である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体撮像装置。
The trench gate is
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a cross section of the semiconductor layer in a surface direction is substantially rectangular.
前記トレンチゲートは、
前記半導体層の面方向の断面が楕円状である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体撮像装置。
The trench gate is
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a cross section of the semiconductor layer in a plane direction is elliptical.
前記トレンチゲートは、
前記フローティングディフュージョンに面する側面の幅および当該側面と対向する側面の幅が、前記半導体層の深層へ向かうにつれて小さくなる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
The trench gate is
5. The solid-state imaging according to claim 1, wherein a width of a side surface facing the floating diffusion and a width of a side surface facing the side surface become smaller as going to a deep layer of the semiconductor layer. apparatus.
第1導電型の半導体層の内部に第2導電型の電荷蓄積領域を形成することと、
前記半導体層の表面から前記電荷蓄積領域まで達し、一方の側面の幅および当該側面と対向する側面の幅が、他の側面の幅よりも大きいトレンチを形成することと、
前記トレンチの内周面にゲート絶縁膜を形成することと、
前記ゲート絶縁膜が内周面に形成された前記トレンチを導電性部材によって埋めてトレンチゲートを形成することと、
前記半導体層の表層における前記トレンチゲートの前記一方の側面側に隣接する位置に、第2導電型のフローティングディフュージョンを形成することと
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Forming a second conductivity type charge storage region inside the first conductivity type semiconductor layer;
From the surface of the semiconductor layer to the charge storage region, forming a trench in which the width of one side surface and the width of the side surface facing the side surface are larger than the width of the other side surface;
Forming a gate insulating film on the inner peripheral surface of the trench;
Filling the trench formed with an inner peripheral surface of the gate insulating film with a conductive member to form a trench gate;
Forming a second-conductivity-type floating diffusion at a position adjacent to the one side surface of the trench gate in the surface layer of the semiconductor layer.
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