JP2018157156A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本開示の一実施形態を詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。また、各図面において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。本開示は、以下の実施形態において、導電型のP型とN型とを互いに入れ替えた構造を排除しない。
図1は本実施形態に係る固体撮像素子の画素アレイの一部の断面構成を表している。図2は図1の第1主面S1から第2主面S2の方向への平面構成を表している。図2においては、位置関係の理解を助けるため、便宜上、トランジスタTR1のゲート電極40も併せて示している。なお、本実施形態において、「平面視」とは、図1に示す第1主面S1及び第2主面S2の法線方向からの平面をいう。
次に、図4及び図5を用いて、上述の画素1を用いた画素アレイ及び画素アレイにおける画素終端部(画素アレイ終端部)の構成の一例について説明する。
図6及び図7は、N型半導体領域13及びN型半導体領域23の注入工程において、レジスト端が熱収縮することにより、半導体基板11にN型注入が浅く入ることを利用して、P型ウェル22とP+型半導体領域10とを電気的に分離する断面構成の一例を示している。ここでは、画素終端部3以外の構成は図5と同一であり、その説明は省略する。
以下、画素終端部の第2変形例について図面を参照しながら説明する。
以下、画素終端部の第3変形例について図面を参照しながら説明する。
第1主面(S1)及び該第1主面(S1)と対向し且つ光が入射する第2主面(S2)を有する第1導電型の半導体基板(11)を備えており、
半導体基板(11)には、複数の画素(1、2)を含む画素アレイ(30)が配置され、
半導体基板(11)の第1主面(S1)上には配線層が設けられており、
半導体基板(11)は、
画素ごとに配置され、第1主面(S1)から第2主面(S2)の方向に延びる第2導電型の第1の半導体領域(12)と、
画素ごとに第2主面(S2)と第1の半導体領域(12)との間に配置されると共に、第1の半導体領域(12)と接続された第2導電型の第2の半導体領域(13)と、
第2主面(S2)と第2の半導体領域(13)との間に配置された第1導電型の第3の半導体領域(14)と、
画素ごとに、第1主面(S1)側のウェル領域に配置された画素回路(TR1)と、
第1主面(S1)の面内で画素アレイ(30)を囲むように配置され、第2の半導体領域(13)と接続された第2導電型の第4の半導体領域(18)とを有し、
第2の半導体領域(13)と第3の半導体領域(14)とは、アバランシェ増倍領域(AM)を構成しており、
第2の半導体領域(13)における第4の半導体領域(18)との対向部分は当該第2の半導体領域(13)の他の部分と比べて不純物濃度が低いか、又は第3の半導体領域(14)における第4の半導体領域(18)との対向部分は当該第3の半導体領域(14)の他の部分と比べて不純物濃度が低い。
第2の半導体領域(13)における第4の半導体領域(18)との対向部分は、当該第2の半導体領域(13)の他の部分と比べて不純物濃度が低い第2導電型の第5の半導体領域(23)である。
第4の半導体領域(18)は、第5の半導体領域(23)の第1主面(S1)に対して斜めに延びる部分(23a)と接続されている。
第3の半導体領域(14)における第4の半導体領域(18)との対向部分は、当該第3の半導体領域(14)の他の部分と比べて不純物濃度が低い第1導電型の第6の半導体領域(24)である。
第3の半導体領域(14)における第4の半導体領域(18)との対向部分は、第6の半導体領域(24)を設けない第1導電型の第7の半導体領域(14a)である。
第3の半導体領域(14)と第2主面(S2)との間の領域の不純物濃度は、第3の半導体領域(14)の不純物濃度よりも低い。
3 画素終端部
10 P+型半導体領域
11 半導体基板
S1 第1主面
S2 第2主面
12 N型半導体領域(第1の半導体領域)
13 N型半導体領域(第2の半導体領域)
14 P型半導体領域(第3の半導体領域)
14a P型半導体領域(第7の半導体領域)
15 N型ウェル
17 配線層
18 N型半導体領域(第4の半導体領域)
22 P型ウェル
23 N型半導体領域(第5の半導体領域)
24 P型半導体領域(第6の半導体領域)
30 画素アレイ
31 レジストパターン(短冊状部分を含む)
32 画素間分離領域
AM アバランシェ増倍領域
Claims (9)
- 第1主面及び該第1主面と対向し且つ光が入射する第2主面を有する第1導電型の半導体基板を備え、
前記半導体基板には、複数の画素を含む画素アレイが配置され、
前記半導体基板の前記第1主面上には配線層が設けられており、
前記半導体基板は、
前記画素ごとに配置され、前記第1主面から前記第2主面の方向に延びる第2導電型の第1の半導体領域と、
前記画素ごとに前記第2主面と前記第1の半導体領域との間に配置されると共に、前記第1の半導体領域と接続された第2導電型の第2の半導体領域と、
前記第2主面と前記第2の半導体領域との間に配置された第1導電型の第3の半導体領域と、
前記画素ごとに、前記第1主面側のウェル領域に配置された画素回路と、
前記第1主面の面内で前記画素アレイを囲むように配置され、前記第2の半導体領域と接続された第2導電型の第4の半導体領域とを有し、
前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とは、アバランシェ増倍領域を構成しており、
平面視において、前記第4の半導体領域の少なくとも一部は、前記アバランシェ増倍領域によって覆われていない、固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
平面視において、前記第4の半導体領域の少なくとも一部は、前記第2の半導体領域と比べて不純物濃度が低い第2導電型の第5の半導体領域によって覆われている、固体撮像素子。 - 請求項2に記載の固体撮像素子において、
前記第4の半導体領域は、前記第5の半導体領域の前記第1主面に対して斜めに延びる部分と接続されている、固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
平面視において、前記第4の半導体領域の少なくとも一部は、前記第3の半導体領域の他の部分と比べて不純物濃度が低い第1導電型の第6の半導体領域によって覆われている、固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子において、
平面視において、前記第4の半導体領域の少なくとも一部は、前記第3の半導体領域によって覆われていない、固体撮像素子。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子において、
前記第3の半導体領域と前記第2主面との間の領域の不純物濃度は、前記第3の半導体領域の不純物濃度よりも低い、固体撮像素子。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像素子において、
前記半導体基板は、前記第2の半導体領域同士の間に配置された画素間分離領域を有しており、
前記画素間分離領域は、第1導電型か、又は前記第2の半導体領域の不純物濃度よりも低い濃度の第2導電型である、固体撮像素子。 - 請求項2に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
リソグラフィ法により、前記半導体基板の前記第1主面の上に、前記第2の半導体領域及び第5の半導体領域を含む形成領域を開口する開口パターンを有する第1のレジスト膜を形成する工程と、
形成した前記第1のレジスト膜をベークすることにより、熱収縮した第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンをマスクとして、第2導電型の不純物を注入することにより、前記第5の半導体領域を形成する工程と、
リソグラフィ法により、前記半導体基板の前記第1主面の上に、前記第2の半導体領域の形成領域を開口する開口パターンを有する第2のレジスト膜を形成する工程と、
形成した前記第2のレジスト膜をベークすることにより、熱収縮した第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第2のレジストパターンをマスクとして、第2導電型の不純物を注入することにより、前記第2の半導体領域を形成する工程とを備え、
前記第2の半導体領域を形成する工程における前記第2導電型の不純物の濃度は、前記第5の半導体領域の不純物濃度と前記第2の半導体領域の不純物濃度との差分とする、固体撮像素子の製造方法。 - 請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
リソグラフィ法により、前記半導体基板の前記第1主面の上に、前記第6の半導体領域を含む前記第3の半導体領域の形成領域を開口する開口パターンを有するレジスト膜を形成する工程と、
形成した前記レジスト膜をベークすることにより、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、第1導電型の不純物を注入することにより、前記第3の半導体領域及び第6の半導体領域を形成する工程とを備え、
前記レジスト膜における前記第6の半導体領域の形成領域上の開口パターンは、開口部が複数の短冊状に設けられている、固体撮像素子の製造方法。
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