JP2021136416A - Sensor element and sensor device - Google Patents

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卓哉 丸山
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悠介 大竹
拓郎 村瀬
Takuro Murase
拓郎 村瀬
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Abstract

To achieve a better sensing result.SOLUTION: A sensor element includes a photoelectric conversion part that receives light incident into a semiconductor substrate and performs photoelectric conversion, a separation part that optically separates the photoelectric conversion part by surrounding the periphery with a trench structure engraving the semiconductor substrate from a back surface side where light enters, a transfer part provided on a front surface side of the semiconductor substrate and transferring charges accumulated in the photoelectric conversion part, a charge accumulation part temporarily accumulating charges transferred from the photoelectric conversion part through the transfer part, and an opening part provided by opening a part of one side of the separation part that serves as a transfer path for the charges from the photoelectric conversion part to the charge accumulation part. The present technique is applicable to, for example, an indirect time of flight (TOF) sensor or infrared (IR) sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、センサ素子およびセンサ装置に関し、特に、より良好なセンシング結果を得ることができるようにしたセンサ素子およびセンサ装置に関する。 The present disclosure relates to a sensor element and a sensor device, and more particularly to a sensor element and a sensor device capable of obtaining better sensing results.

従来、間接TOF(Time of Flight)センサなどの各種のセンサ装置は、例えば、複数のセンサ素子が半導体基板にアレイ状に配置されて構成される。そして、センサ装置では、センサ素子が受光した光がフォトダイオードにおいて光電変換され、光の受光量に応じて発生した電荷がフォトダイオードからFD(Floating Diffusion)部に転送されて、その電位に応じた信号がセンサ素子から出力される。 Conventionally, various sensor devices such as an indirect TOF (Time of Flight) sensor are configured by, for example, a plurality of sensor elements arranged in an array on a semiconductor substrate. Then, in the sensor device, the light received by the sensor element is photoelectrically converted in the photodiode, and the electric charge generated according to the amount of received light is transferred from the photodiode to the FD (Floating Diffusion) unit, and the charge corresponds to the potential. The signal is output from the sensor element.

例えば、特許文献1には、半導体基板の裏面側から入射光を受ける距離画像装置において、フォトダイオードに存在する不要な電荷をリセットするための電荷破棄部、および、フォトダイオードから読み出した電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部を備えた構造がオーバーフロードレイン開示されている。 For example, Patent Document 1 stores a charge discarding unit for resetting unnecessary charges existing in a photodiode and a charge read from the photodiode in a distance imaging device that receives incident light from the back surface side of the semiconductor substrate. A structure including a plurality of charge storage portions is disclosed as an overflow drain.

特開2009−8537号公報JP-A-2009-8537

ところで、従来、裏面照射型のセンサ素子では、フォトダイオードでの光電変換で発生した電荷を蓄積するFD部やメモリ領域などに対する遮光が十分に行われていない構造であった。そのため、FD部やメモリ領域などに漏れる光による感度の特性を示すPLS(Parasitic Light Sensitivity)が低下する原因となっていた。そこで、PLSの改善を図って、より良好なセンシング結果を得られるようにすることが求められている。 By the way, conventionally, the back-illuminated type sensor element has a structure in which light shielding is not sufficiently performed on the FD portion, the memory area, etc. that accumulate the electric charge generated by the photoelectric conversion by the photodiode. Therefore, PLS (Parasitic Light Sensitivity), which shows the characteristic of sensitivity due to light leaking to the FD section or the memory area, has been a cause of deterioration. Therefore, it is required to improve PLS so that better sensing results can be obtained.

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より良好なセンシング結果を得ることができるようにするものである。 The present disclosure has been made in view of such a situation, and is intended to enable better sensing results to be obtained.

本開示の一側面のセンサ素子は、半導体基板に照射される光を受光して光電変換する光電変換部と、前記光が照射される第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部とを備える。 The sensor element on one side of the present disclosure has a photoelectric conversion unit that receives light emitted from the semiconductor substrate and performs photoelectric conversion, and a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side irradiated with the light. A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit and a second surface side of the semiconductor substrate that is opposite to the first surface are provided on the photoelectric conversion unit. A transfer unit that transfers the stored charge, a charge storage unit that temporarily stores the charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit. It is provided with an opening provided by opening a part of one side of the separation portion which is a transfer path of the above.

本開示の一側面のセンサ装置は、半導体基板に照射される光を受光して光電変換する光電変換部と、前記光が照射される第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部とを有するセンサ素子を備える。 The sensor device on one side of the present disclosure has a photoelectric conversion unit that receives light emitted from the semiconductor substrate and performs photoelectric conversion, and a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side irradiated with the light. A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit and a second surface side of the semiconductor substrate that is opposite to the first surface are provided on the photoelectric conversion unit. A transfer unit that transfers the stored charge, a charge storage unit that temporarily stores the charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit. It is provided with a sensor element having an opening provided by opening a part of one side of the separation portion which is a transfer path of the above.

本開示の一側面においては、半導体基板に照射される光を受光する光電変換部によって光電変換され、光が照射される第1の面側から半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲う分離部によって光電変換部が光学的に分離され、第1の面に対して反対側となる半導体基板の第2の面側に設けられる転送部によって光電変換部に蓄積されている電荷が転送され、転送部を介して光電変換部から転送される電荷が電荷蓄積部において一時的に蓄積され、光電変換部から電荷蓄積部への電荷の転送経路となる分離部の1辺の一部分が開口することで開口部が設けられる。 In one aspect of the present disclosure, the semiconductor substrate is separated by a trench structure that is photoelectrically converted by a photoelectric conversion unit that receives the light emitted to the semiconductor substrate and the semiconductor substrate is dug from the first surface side that is irradiated with the light. The photoelectric conversion unit is optically separated by the unit, and the electric charge accumulated in the photoelectric conversion unit is transferred by the transfer unit provided on the second surface side of the semiconductor substrate opposite to the first surface. The charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit is temporarily accumulated in the charge storage unit, and a part of one side of the separation unit that serves as a charge transfer path from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit is opened. An opening is provided with.

本技術を適用したセンサ素子の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of one Embodiment of the sensor element to which this technique is applied. 素子分離構造のマスクパターンについて説明する図である。It is a figure explaining the mask pattern of the element separation structure. センサ素子の立体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional configuration example of a sensor element. 第1のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is the 1st variation. 第2のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is the 2nd variation. 第3のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is a 3rd variation. センサ素子の積層構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the laminated structure of a sensor element. 第4のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is a 4th variation. 第5のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is a 5th variation. 第6のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is a 6th variation. 第7のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is 7th variation. 第8のバリエーションであるセンサ素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sensor element which is 8th variation. センサ装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a sensor device. イメージセンサを使用する使用例を示す図である。It is a figure which shows the use example using an image sensor.

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present technology is applied will be described in detail with reference to the drawings.

<センサ素子の構成例>
図1は、本技術を適用したセンサ素子の一実施の形態の構成例を示す図である。
<Sensor element configuration example>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of a sensor element to which the present technology is applied.

図1のAには、センサ素子11の平面的な構成例が示されている。図1のBには、図1のAに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11の断面的な構成例が示されており、図1のCには、図1のAに示す一点鎖線B−Bにおけるセンサ素子11の断面的な構成例が示されている。 FIG. 1A shows a planar configuration example of the sensor element 11. B in FIG. 1 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11 in the alternate long and short dash line AA shown in A of FIG. 1, and C in FIG. 1 shows the alternate long and short dash line B shown in A of FIG. A cross-sectional configuration example of the sensor element 11 in −B is shown.

図1に示すように、センサ素子11は、半導体基板21に入射する光を受光して光電変換する光電変換部22の周囲を囲うように設けられる素子分離構造23によって、光電変換部22に入射した光が外部に漏れ出ないように光学的に分離する構成となっている。また、センサ素子11は、光電変換部22において光電変換された電荷を転送する転送ゲート24、および、転送ゲート24を介して光電変換部22から転送されてくる電荷を一時的に蓄積するFD部25が、素子分離構造23より外側の半導体基板21の表面側に設けられている。そして、センサ素子11では、光電変換部22からFD部25への電荷の転送経路(図中の白抜きの矢印)となる素子分離構造23の一部分が開口するように形成された開口部26が設けられている。 As shown in FIG. 1, the sensor element 11 is incident on the photoelectric conversion unit 22 by an element separation structure 23 provided so as to surround the photoelectric conversion unit 22 that receives light incident on the semiconductor substrate 21 and performs photoelectric conversion. It is configured to be optically separated so that the emitted light does not leak to the outside. Further, the sensor element 11 is a transfer gate 24 that transfers the charge photoelectrically converted in the photoelectric conversion unit 22, and an FD unit that temporarily stores the charge transferred from the photoelectric conversion unit 22 via the transfer gate 24. 25 is provided on the surface side of the semiconductor substrate 21 outside the element separation structure 23. Then, in the sensor element 11, an opening 26 formed so as to open a part of the element separation structure 23 serving as a charge transfer path (white arrow in the figure) from the photoelectric conversion unit 22 to the FD unit 25 is provided. It is provided.

例えば、センサ素子11は、平面視して矩形形状となっており、その矩形の1辺に転送ゲート24およびFD部25が配置されている。そして、素子分離構造23の開口部26は、転送ゲート24およびFD部25が配置された素子分離構造23の1辺の一部分における掘り込み深さを、その一部分以外における掘り込み深さよりも浅くすることによって形成される。 For example, the sensor element 11 has a rectangular shape in a plan view, and the transfer gate 24 and the FD unit 25 are arranged on one side of the rectangle. The opening 26 of the element separation structure 23 makes the digging depth in a part of one side of the element separation structure 23 in which the transfer gate 24 and the FD portion 25 are arranged shallower than the digging depth in the other part. Formed by

具体的には、素子分離構造23は、半導体基板21を裏面側から掘り込んだトレンチ構造となっており、平面視した矩形形状の4辺のうち、開口部26が設けられる1辺以外の3辺は、半導体基板21を貫通する深さまで掘り込まれる。そして、素子分離構造23は、開口部26が設けられる1辺では、開口部26以外における掘り込み深さが、他の3辺と同様に半導体基板21を貫通する深さとなるとともに、開口部26における掘り込み深さが、他の部分よりも浅くなるように形成される。即ち、素子分離構造23は、開口部26が設けられる1辺の全てに亘る掘り込み深さが、他の3辺の掘り込み深さより浅い形状ではなく、その1辺の一部分だけ掘り込み深さが浅い形状となっている。 Specifically, the element separation structure 23 has a trench structure in which the semiconductor substrate 21 is dug from the back surface side, and of the four sides of the rectangular shape in a plan view, three other than the one side on which the opening 26 is provided. The sides are dug to a depth that penetrates the semiconductor substrate 21. In the element separation structure 23, on one side where the opening 26 is provided, the digging depth other than the opening 26 becomes a depth that penetrates the semiconductor substrate 21 like the other three sides, and the opening 26 is formed. The digging depth in is formed to be shallower than in other parts. That is, the element separation structure 23 does not have a shape in which the digging depth over all of one side on which the opening 26 is provided is shallower than the digging depth of the other three sides, but only a part of the digging depth. Has a shallow shape.

また、素子分離構造23の開口部26は、図1のBに示すように、円弧が連続する曲線的な形状となるように形成され、両側から徐々に浅くなるとともに、最も深くなる中央において曲線で凸となる形状に形成される。このような形状とすることで、開口部26は、例えば、単なるアーチ形状よりも、電荷の転送経路に応じた必要最小限の開口面積とすることができる。これにより、開口部26は、より小さな開口面積によって、開口部26を介して素子分離構造23の外へ光の漏れ出しを防止する効果をより大きくすることができる。 Further, as shown in B of FIG. 1, the opening 26 of the element separation structure 23 is formed so that the arc has a continuous curved shape, and gradually becomes shallower from both sides and curves at the deepest center. It is formed into a convex shape. With such a shape, the opening 26 can have a minimum necessary opening area according to the charge transfer path, for example, rather than a simple arch shape. As a result, the opening 26 can have a larger effect of preventing light from leaking out of the element separation structure 23 through the opening 26 due to the smaller opening area.

また、センサ素子11は、転送ゲート24およびFD部25が設けられる1辺以外の3辺に沿って、素子分離構造23より外側の半導体基板21の表面側に、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3が設けられる。トランジスタ形成領域27−1乃至27−3には、例えば、増幅トランジスタやリセットトランジスタ、選択トランジスタなどのように、センサ素子11を駆動するのに必要となる各種のトランジスタが形成される。 Further, the sensor element 11 has transistor forming regions 27-1 to 27 on the surface side of the semiconductor substrate 21 outside the element separation structure 23 along three sides other than one side where the transfer gate 24 and the FD portion 25 are provided. -3 is provided. In the transistor formation regions 27-1 to 27-3, various transistors necessary for driving the sensor element 11, such as an amplification transistor, a reset transistor, and a selection transistor, are formed.

また、センサ素子11は、半導体基板21の裏面であって、半導体基板21に光が入射する光入射面(図1BおよびCの上側を向く面)に、素子間遮光膜28およびオンチップレンズ29が積層される。素子間遮光膜28は、隣接する他のセンサ素子11との境界を遮光し、オンチップレンズ29は、半導体基板21に入射してくる光を光電変換部22に集光する。また、素子間遮光膜28によって、転送ゲート24およびFD部25も遮光される。 Further, the sensor element 11 is the back surface of the semiconductor substrate 21, and the inter-element light-shielding film 28 and the on-chip lens 29 are on the light incident surface (the surface facing upward in FIGS. 1B and 1C) on which light is incident on the semiconductor substrate 21. Are laminated. The inter-element light-shielding film 28 blocks the boundary with another adjacent sensor element 11, and the on-chip lens 29 collects the light incident on the semiconductor substrate 21 on the photoelectric conversion unit 22. Further, the transfer gate 24 and the FD portion 25 are also shielded from light by the inter-element light-shielding film 28.

このような構成のセンサ素子11は、電荷の転送経路に応じた必要最小限の開口面積となる開口部26を素子分離構造23に設けることによって、半導体基板21に入射した光がFD部25に漏れ出すことを抑制することができる。これにより、センサ素子11は、従来のセンサ素子と比較して、PLSの改善を図ることができ、より良好なセンシング結果を得ることができる。 In the sensor element 11 having such a configuration, the light incident on the semiconductor substrate 21 is transmitted to the FD portion 25 by providing the element separation structure 23 with an opening 26 having the minimum necessary opening area according to the charge transfer path. It is possible to suppress leakage. As a result, the sensor element 11 can improve the PLS as compared with the conventional sensor element, and can obtain a better sensing result.

ここで、図2を参照して、素子分離構造23となるトレンチ構造を掘り込む際に用いられるマスクパターンについて説明する。 Here, with reference to FIG. 2, a mask pattern used when digging a trench structure to be an element separation structure 23 will be described.

図2において、クロスハッチングが施されている開口領域31が、素子分離構造23となるトレンチ構造を掘り込むのに用いられるマスクパターンが開口している領域に該当する。そして、素子分離構造23に開口部26が設けられる個所は、開口領域31の線幅が細くなるようにマスクパターンが形成される。即ち、矩形の開口領域31の1辺の一部分が細幅領域32となっている。 In FIG. 2, the cross-hatched opening region 31 corresponds to the region where the mask pattern used for digging the trench structure to be the element separation structure 23 is open. Then, at the location where the opening 26 is provided in the element separation structure 23, a mask pattern is formed so that the line width of the opening region 31 becomes narrower. That is, a part of one side of the rectangular opening region 31 is the narrow region 32.

そして、このような開口領域31が設けられたマスクパターンで半導体基板21をエッチングすると、マイクロローディング効果によって、細幅領域32における掘り込み深さが、その他の領域の開口領域31よりも浅くなるように半導体基板21が掘り込まれる。これにより、図1に示したように、円弧が連続する曲線的な形状の開口部26が設けられた素子分離構造23を形成することができる。 Then, when the semiconductor substrate 21 is etched with a mask pattern provided with such an opening region 31, the digging depth in the narrow region 32 becomes shallower than the opening region 31 in the other regions due to the microloading effect. The semiconductor substrate 21 is dug into the space. As a result, as shown in FIG. 1, it is possible to form the element separation structure 23 provided with the opening 26 having a curved shape with continuous arcs.

図3は、センサ素子11の立体的な構成例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a three-dimensional configuration example of the sensor element 11.

図3に示すように、センサ素子11は、半導体基板21の光入射面においてセンサ素子11の周囲を囲うように素子間遮光膜28が配置されており、半導体基板21に入射した光が外部に漏れ出すことを防止するように素子分離構造23が設けられている。また、センサ素子11は、半導体基板21の裏面側から光が照射される裏面照射型であり、図3において下側を向く面が半導体基板21の表面となる。 As shown in FIG. 3, in the sensor element 11, an inter-element light-shielding film 28 is arranged so as to surround the sensor element 11 on the light incident surface of the semiconductor substrate 21, and the light incident on the semiconductor substrate 21 is emitted to the outside. The element separation structure 23 is provided so as to prevent leakage. Further, the sensor element 11 is a back-illuminated type in which light is irradiated from the back surface side of the semiconductor substrate 21, and the surface facing downward in FIG. 3 is the surface of the semiconductor substrate 21.

そして、センサ素子11は、半導体基板21の表面側からの深さが深い部分である深部において、素子分離構造23によって外周全てが光学的に分離される構造となっている。さらに、センサ素子11は、半導体基板21の表面側からの深さが浅い部分である浅部において、素子分離構造23の一部分に開口部26が設けられ、開口部26以外は、素子分離構造23によって外周が光学的に分離される構造となっている。 The sensor element 11 has a structure in which the entire outer periphery is optically separated by the element separation structure 23 in a deep portion where the depth from the surface side of the semiconductor substrate 21 is deep. Further, the sensor element 11 is provided with an opening 26 in a part of the element separation structure 23 in a shallow portion where the depth from the surface side of the semiconductor substrate 21 is shallow, and the element separation structure 23 other than the opening 26 is provided. The outer circumference is optically separated by the above.

<センサ素子のバリエーション>
図4乃至図12を参照して、センサ素子11のバリエーションについて説明する。
<Variations of sensor elements>
Variations of the sensor element 11 will be described with reference to FIGS. 4 to 12.

図4は、第1のバリエーションであるセンサ素子11aの構成例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11a, which is the first variation.

図4のAには、センサ素子11aの浅部における平面的な構成例が示されており、図4のBには、センサ素子11aの深部における平面的な構成例が示されている。また、図4のCには、図4のAおよびBに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11aの断面的な構成例が示されており、図4のCにおいて下側を向く面が半導体基板21の裏面(光入射面)となっている。なお、図4に示すセンサ素子11aにおいて、図1のセンサ素子11と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 4A shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11a, and FIG. 4B shows a planar configuration example in the deep portion of the sensor element 11a. Further, C in FIG. 4 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11a in the alternate long and short dash line AA shown in A and B in FIG. 4, and the surface facing downward in C in FIG. 4 is a semiconductor. It is the back surface (light incident surface) of the substrate 21. In the sensor element 11a shown in FIG. 4, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11 of FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11aは、図1のセンサ素子11と同様に、半導体基板21の光電変換部22の周囲を囲うように素子分離構造23が設けられ、素子分離構造23の1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。 Similar to the sensor element 11 in FIG. 1, the sensor element 11a is provided with an element separation structure 23 so as to surround the photoelectric conversion unit 22 of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23. Is formed.

そして、センサ素子11aでは、2つの転送ゲート24−1および24−2、並びに、2つのFD部25−1および25−2が、半導体基板21の表面側に設けられている。即ち、センサ素子11aは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してFD部25−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23の開口部26を通るような構成となっている。 Then, in the sensor element 11a, two transfer gates 24-1 and 24-2 and two FD portions 25-1 and 25-2 are provided on the surface side of the semiconductor substrate 21. That is, in the sensor element 11a, the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1 and the electric charge is transferred to the FD unit 25-2 via the transfer gate 24-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23.

また、センサ素子11aは、図1のセンサ素子11と同様に、素子分離構造23より外側の半導体基板21の表面側に、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3が設けられている。 Further, in the sensor element 11a, like the sensor element 11 in FIG. 1, transistor forming regions 27-1 to 27-3 are provided on the surface side of the semiconductor substrate 21 outside the element separation structure 23.

このような構成のセンサ素子11aは、図1のセンサ素子11と同様に、FD部25−1および25−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11 in FIG. 1, the sensor element 11a having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD units 25-1 and 25-2 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

図5は、第2のバリエーションのセンサ素子11bの構成例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11b of the second variation.

図5のAには、センサ素子11bの浅部における平面的な構成例が示されており、図5のBには、センサ素子11bの深部における平面的な構成例が示されている。また、図5のCには、図5のAおよびBに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11bの断面的な構成例が示されており、図5のCにおいて下側を向く面が半導体基板21の裏面(光入射面)となっている。なお、図5に示すセンサ素子11bにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 5A shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11b, and FIG. 5B shows a planar configuration example in the deep portion of the sensor element 11b. Further, C in FIG. 5 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11b in the alternate long and short dash line AA shown in A and B in FIG. 5, and the surface facing downward in C in FIG. 5 is a semiconductor. It is the back surface (light incident surface) of the substrate 21. In the sensor element 11b shown in FIG. 5, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11bは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22bの周囲を囲うように素子分離構造23bが設けられ、素子分離構造23bの1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。また、センサ素子11bは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してFD部25−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23bの開口部26を通るような構成である点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11b is provided with an element separation structure 23b so as to surround the photoelectric conversion portion 22b of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23b. Is formed. Further, in the sensor element 11b, the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1 and the electric charge is transferred to the FD unit 25-2 via the transfer gate 24-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23b, which is the same configuration as the sensor element 11a of FIG.

そして、センサ素子11bでは、素子分離構造23bが、転送ゲート24−1および24−2並びにFD部25−1および25−2が設けられている1辺以外の3辺がセンサ素子11bの外周となる位置に配置されるように設けられる。これにより、センサ素子11bは、素子分離構造23bより内側となる半導体基板21の表面側に、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3が設けられる構成となる。 Then, in the sensor element 11b, the element separation structure 23b has three sides other than the one provided with the transfer gates 24-1 and 24-2 and the FD portions 25-1 and 25-2 with the outer circumference of the sensor element 11b. It is provided so as to be arranged at a certain position. As a result, the sensor element 11b is configured such that the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are provided on the surface side of the semiconductor substrate 21 inside the element separation structure 23b.

このような構成のセンサ素子11bは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1および25−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11b having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD units 25-1 and 25-2 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

さらに、センサ素子11bは、図4のセンサ素子11aと比較して、素子分離構造23bの3辺が広がるような形状となるのに伴って光電変換部22bの面積を拡大することができ、その結果、光電変換部22bの感度の向上を図ることができる。 Further, as compared with the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11b can expand the area of the photoelectric conversion unit 22b as the three sides of the element separation structure 23b expand. As a result, the sensitivity of the photoelectric conversion unit 22b can be improved.

図6は、第3のバリエーションのセンサ素子11cの構成例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11c of the third variation.

図6のAには、センサ素子11cの浅部における平面的な構成例が示されており、図6のBには、センサ素子11cの深部における平面的な構成例が示されている。また、図6のCには、図6のAおよびBに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11cの断面的な構成例が示されており、図6のCにおいて下側を向く面が半導体基板21の裏面(光入射面)となっている。なお、図6に示すセンサ素子11cにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 6A shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11c, and FIG. 6B shows a planar configuration example in the deep portion of the sensor element 11c. Further, C in FIG. 6 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11c in the alternate long and short dash line AA shown in A and B in FIG. 6, and the surface facing downward in C in FIG. 6 is a semiconductor. It is the back surface (light incident surface) of the substrate 21. In the sensor element 11c shown in FIG. 6, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11cは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22cの周囲を囲うように素子分離構造23cが設けられ、素子分離構造23cの1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。また、センサ素子11cは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してFD部25−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23cの開口部26を通るような構成である点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11c is provided with an element separation structure 23c so as to surround the photoelectric conversion portion 22c of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23c. Is formed. Further, in the sensor element 11c, the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1 and the electric charge is transferred to the FD unit 25-2 via the transfer gate 24-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23c, which is the same configuration as the sensor element 11a of FIG.

また、センサ素子11cでは、図5のセンサ素子11bと同様に、素子分離構造23cが、転送ゲート24−1および24−2並びにFD部25−1および25−2が設けられている1辺以外の3辺がセンサ素子11cの外周となる位置に配置される形状で設けられている。 Further, in the sensor element 11c, similarly to the sensor element 11b in FIG. 5, the element separation structure 23c is other than one side provided with the transfer gates 24-1 and 24-2 and the FD portions 25-1 and 25-2. Is provided so as to be arranged at a position where the three sides of the sensor element 11c are the outer periphery of the sensor element 11c.

ここで、センサ素子11cは、図7に示すように、半導体基板21にトランジスタ形成基板41が積層され、トランジスタ形成基板41に回路基板42が積層された3層の積層構造となっている。そして、センサ素子11cでは、トランジスタ形成基板41にトランジスタ形成領域27−1乃至27−3(図示せず)が設けられる。即ち、センサ素子11cは、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3が半導体基板21の表面に設けられない構成となっている。 Here, as shown in FIG. 7, the sensor element 11c has a three-layer laminated structure in which the transistor-forming substrate 41 is laminated on the semiconductor substrate 21 and the circuit board 42 is laminated on the transistor-forming substrate 41. Then, in the sensor element 11c, the transistor forming regions 27-1 to 27-3 (not shown) are provided on the transistor forming substrate 41. That is, the sensor element 11c has a configuration in which the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are not provided on the surface of the semiconductor substrate 21.

このような構成のセンサ素子11cは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1および25−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11c having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD units 25-1 and 25-2 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

さらに、センサ素子11cは、図4のセンサ素子11aと比較して、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3が半導体基板21の表面に設けられない構成とするのに伴って光電変換部22bの面積を拡大することができ、その結果、光電変換部22bの感度の向上を図ることができる。即ち、センサ素子11cは、素子分離構造23cによる遮光面積を最小化するのに伴って光電変換部22bの感度を最大化し、かつ、光電変換部22cの面積を確保することによって飽和電荷量を稼ぐことができるので、感度および飽和電荷量の両方の向上を図ることができる。 Further, as compared with the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11c has a configuration in which the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are not provided on the surface of the semiconductor substrate 21, so that the photoelectric conversion unit 22b The area can be expanded, and as a result, the sensitivity of the photoelectric conversion unit 22b can be improved. That is, the sensor element 11c gains a saturated charge amount by maximizing the sensitivity of the photoelectric conversion unit 22b as the light-shielding area due to the element separation structure 23c is minimized and securing the area of the photoelectric conversion unit 22c. Therefore, both the sensitivity and the saturated charge amount can be improved.

図8は、第4のバリエーションのセンサ素子11dの構成例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11d of the fourth variation.

図8のAには、センサ素子11dの浅部における平面的な構成例が示されており、図8のBには、センサ素子11dの深部における平面的な構成例が示されている。また、図8のCには、図8のAおよびBに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11dの断面的な構成例が示されており、図8のCにおいて下側を向く面が半導体基板21の裏面(光入射面)となっている。なお、図8に示すセンサ素子11dにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 8A shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11d, and FIG. 8B shows a planar configuration example in the deep portion of the sensor element 11d. Further, C in FIG. 8 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11d in the alternate long and short dash line AA shown in FIGS. 8A and B, and the surface facing downward in C in FIG. 8 is a semiconductor. It is the back surface (light incident surface) of the substrate 21. In the sensor element 11d shown in FIG. 8, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11dは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22dの周囲を囲うように素子分離構造23dが設けられ、素子分離構造23dの1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。また、センサ素子11dは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してドレイン領域51に電荷が転送(排出)される転送経路が、素子分離構造23dの開口部26を通るような構成である点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。 Similar to the sensor element 11a in FIG. 4, the sensor element 11d is provided with an element separation structure 23d so as to surround the photoelectric conversion unit 22d of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23d. Is formed. Further, in the sensor element 11d, the electric charge is transferred (discharged) to the drain region 51 via the transfer path and the transfer gate 24-2 through which the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23d, which is common to the sensor element 11a of FIG.

即ち、センサ素子11dは、FD部25−2(図4)に替えてドレイン領域51が設けられている点で、図4のセンサ素子11aと異なる構成となっており、その他の点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。 That is, the sensor element 11d has a configuration different from that of the sensor element 11a of FIG. 4 in that a drain region 51 is provided in place of the FD portion 25-2 (FIG. 4), and is otherwise shown in FIG. It has the same configuration as the sensor element 11a of No. 4.

このような構成のセンサ素子11dは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11d having such a configuration can obtain better sensing results by suppressing the leakage of light to the FD unit 25 and improving the PLS. can.

さらに、センサ素子11dは、例えば、FD部25で電荷を蓄積するタイプのグローバルシャッタ構造に適用することが好適である。即ち、センサ素子11dでは、光電変換部22dからFD部25に転送された電荷が、FD部25から読み出されるまでの電荷蓄積時間において、転送ゲート24−2をオンにして光電変換部22で発生している電荷をドレイン領域51に排出することができる。これにより、電荷蓄積時間において、光電変換部22からFD部25−1へ電荷が流入することを抑制することができ、さらに良好なセンシング結果を得ることができる。 Further, the sensor element 11d is preferably applied to, for example, a global shutter structure of a type in which electric charges are accumulated in the FD unit 25. That is, in the sensor element 11d, the charge transferred from the photoelectric conversion unit 22d to the FD unit 25 is generated in the photoelectric conversion unit 22 by turning on the transfer gate 24-2 during the charge accumulation time until it is read from the FD unit 25. The electric charge can be discharged to the drain region 51. As a result, it is possible to suppress the inflow of electric charge from the photoelectric conversion unit 22 to the FD unit 25-1 during the charge accumulation time, and it is possible to obtain a better sensing result.

図9は、第5のバリエーションのセンサ素子11eの構成例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11e of the fifth variation.

図9のAには、センサ素子11eの浅部における平面的な構成例が示されており、図9のBには、センサ素子11eの深部における平面的な構成例が示されている。また、図9のCには、図9のAおよびBに示す一点鎖線A−Aにおけるセンサ素子11eの断面的な構成例が示されており、図9のCにおいて下側を向く面が半導体基板21の裏面(光入射面)となっている。なお、図9に示すセンサ素子11eにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 9A shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11e, and FIG. 9B shows a planar configuration example in the deep portion of the sensor element 11e. Further, C in FIG. 9 shows a cross-sectional configuration example of the sensor element 11e in the alternate long and short dash line AA shown in FIGS. 9A and B, and the surface facing downward in C in FIG. 9 is a semiconductor. It is the back surface (light incident surface) of the substrate 21. In the sensor element 11e shown in FIG. 9, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11eは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22eの周囲を囲うように素子分離構造23eが設けられ、素子分離構造23eの1辺の一部分に開口部26eが形成された構成となっている。また、センサ素子11eでは、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3は、素子分離構造23eの内側に設けられている。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11e is provided with an element separation structure 23e so as to surround the photoelectric conversion unit 22e of the semiconductor substrate 21, and an opening 26e is provided in a part of one side of the element separation structure 23e. Is formed. Further, in the sensor element 11e, the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are provided inside the element separation structure 23e.

そして、センサ素子11eでは、素子分離構造23eが、その4辺全てがセンサ素子11eの外周となる位置に配置されるように設けられている。さらに、センサ素子11eでは、素子分離構造23eの内側に転送ゲート24e−1および24e−2が配置されるとともに、素子分離構造23eに形成されている開口部26eの真下にFD部25e−1および25e−2が配置されている。なお、センサ素子11eでは、開口部26eは、FD部25e−1および25e−2が真下に配置されるのに伴って、例えば、図4の開口部26aよりも開口面積は大きくなっている。それでも、開口部26eは、図9に示すように、素子分離構造23eの1辺の一部分だけ掘り込み深さを浅くすることで開口部26eが形成されている点で、図4の開口部26aと同様である。 Then, in the sensor element 11e, the element separation structure 23e is provided so as to be arranged at a position where all four sides thereof are the outer periphery of the sensor element 11e. Further, in the sensor element 11e, the transfer gates 24e-1 and 24e-2 are arranged inside the element separation structure 23e, and the FD portion 25e-1 and the FD portion 25e-1 and directly below the opening 26e formed in the element separation structure 23e. 25e-2 is arranged. In the sensor element 11e, the opening area 26e has a larger opening area than, for example, the opening 26a in FIG. 4 as the FD portions 25e-1 and 25e-2 are arranged directly below. Nevertheless, as shown in FIG. 9, the opening 26e is formed by making the digging depth shallow only for a part of one side of the element separation structure 23e, so that the opening 26a in FIG. 4a is formed. Is similar to.

このような構成のセンサ素子11eは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1eおよび25e−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11e having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD portions 25-1e and 25e-2 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

さらに、センサ素子11eは、例えば、素子分離構造の1辺の全てに亘る掘り込み深さが浅い形状と比較して、開口部26eの開口面積を狭くすることができる。これにより、センサ素子11eは、例えば、近赤外光におけるPLSの改善を図ることができ、近赤外光がFD部25−1eおよび25e−2に漏れ出すことを抑制することができる。 Further, the sensor element 11e can narrow the opening area of the opening 26e as compared with, for example, a shape in which the digging depth over all one side of the element separation structure is shallow. As a result, the sensor element 11e can improve the PLS in the near-infrared light, for example, and can suppress the near-infrared light from leaking to the FD units 25-1e and 25e-2.

図10は、第6のバリエーションのセンサ素子11fの構成例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11f of the sixth variation.

図10には、センサ素子11fの浅部における平面的な構成例が示されている。なお、図10に示すセンサ素子11fにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 10 shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11f. In the sensor element 11f shown in FIG. 10, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11fは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22の周囲を囲うように素子分離構造23が設けられ、素子分離構造23の1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。また、センサ素子11fは、転送ゲート24f−1を介してFD部25f−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24f−2を介してFD部25f−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23の開口部26を通るような構成である点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。また、センサ素子11fでは、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3は、素子分離構造23の外側に設けられている。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11f is provided with an element separation structure 23 so as to surround the photoelectric conversion unit 22 of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23. Is formed. Further, the sensor element 11f has a transfer path in which the charge is transferred to the FD unit 25f-1 via the transfer gate 24f-1, and the charge is transferred to the FD unit 25f-2 via the transfer gate 24f-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23, which is the same configuration as the sensor element 11a of FIG. Further, in the sensor element 11f, the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are provided outside the element separation structure 23.

そして、センサ素子11fでは、転送ゲート24f−1からFD部25f−1までの間に、メモリ領域52−1および読み出しゲート53−1が配置され、転送ゲート24f−2からFD部25f−2までの間に、メモリ領域52−2および読み出しゲート53−2が配置されている。即ち、転送ゲート24f−1を介して光電変換部22から転送される電荷はメモリ領域52−1において保持された後、読み出しゲート53−1により読み出されてFD部25f−1に供給される。同様に、転送ゲート24f−2を介して光電変換部22から転送される電荷はメモリ領域52−2において保持された後、読み出しゲート53−2により読み出されてFD部25f−2に供給される。 Then, in the sensor element 11f, the memory area 52-1 and the read gate 53-1 are arranged between the transfer gate 24f-1 and the FD unit 25f-1, and the transfer gate 24f-2 to the FD unit 25f-2. A memory area 52-2 and a read gate 53-2 are arranged between the two. That is, the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit 22 via the transfer gate 24f-1 is held in the memory area 52-1 and then read by the read gate 53-1 and supplied to the FD unit 25f-1. .. Similarly, the charge transferred from the photoelectric conversion unit 22 via the transfer gate 24f-2 is held in the memory area 52-2, then read by the read gate 53-2 and supplied to the FD unit 25f-2. NS.

このような構成のセンサ素子11fは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1および25−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11f having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD units 25-1 and 25-2 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

さらに、センサ素子11fは、例えば、メモリ領域52−1および52−2で電荷を蓄積するタイプのグローバルシャッタ構造に適用することが好適であり、メモリ領域52−1および52−2についてもPLSの改善を図ることができる。 Further, the sensor element 11f is preferably applied to, for example, a global shutter structure of a type that accumulates electric charges in the memory areas 52-1 and 52-2, and the memory areas 52-1 and 52-2 are also of the PLS. It can be improved.

図11は、第7のバリエーションのセンサ素子11gの構成例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11g of the seventh variation.

図11のAには、センサ素子11gの浅部における平面的な構成例が示されており、図11のBには、センサ素子11gの概略的な断面構成例が示されている。なお、図11に示すセンサ素子11gにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 11A shows a planar configuration example in a shallow portion of the sensor element 11g, and FIG. 11B shows a schematic cross-sectional configuration example of the sensor element 11g. In the sensor element 11g shown in FIG. 11, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11gは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22の周囲を囲うように素子分離構造23が設けられ、素子分離構造23の1辺の一部分に開口部26が形成された構成となっている。また、センサ素子11gは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してFD部25−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23の開口部26を通るような構成である点で、図4のセンサ素子11aと共通する構成となっている。また、センサ素子11gでは、トランジスタ形成領域27−1乃至27−3は、素子分離構造23の外側に設けられている。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11g is provided with an element separation structure 23 so as to surround the photoelectric conversion portion 22 of the semiconductor substrate 21, and an opening 26 is provided in a part of one side of the element separation structure 23. Is formed. Further, in the sensor element 11g, the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1 and the electric charge is transferred to the FD unit 25-2 via the transfer gate 24-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26 of the element separation structure 23, which is the same configuration as the sensor element 11a of FIG. Further, in the sensor element 11g, the transistor forming regions 27-1 to 27-3 are provided outside the element separation structure 23.

ここで、センサ素子11gは、図11のBに示すように、半導体基板21およびオンチップレンズ29の間に、可視光を吸収する光電変換膜61が設けられている。従って、センサ素子11gでは、光電変換膜61において可視光が光電変換され、半導体基板21の光電変換部22において近赤外光が光電変換されることになる。 Here, as shown in FIG. 11B, the sensor element 11g is provided with a photoelectric conversion film 61 that absorbs visible light between the semiconductor substrate 21 and the on-chip lens 29. Therefore, in the sensor element 11g, visible light is photoelectrically converted in the photoelectric conversion film 61, and near-infrared light is photoelectrically converted in the photoelectric conversion unit 22 of the semiconductor substrate 21.

このように、センサ素子11gは、半導体基板21の光入射面に光電変換膜61を積層して組み合わせる構造によって、センサ素子11gに入射する光が半導体基板21に到達するまでに光を集光することで、素子間遮光膜28(図3参照)での感度低下を抑制することができる。 As described above, the sensor element 11g has a structure in which the photoelectric conversion film 61 is laminated and combined on the light incident surface of the semiconductor substrate 21, so that the light incident on the sensor element 11g collects the light before reaching the semiconductor substrate 21. As a result, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the inter-element light-shielding film 28 (see FIG. 3).

そして、センサ素子11gは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1および25−2への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Then, the sensor element 11g, like the sensor element 11a in FIG. 4, suppresses the leakage of light to the FD units 25-1 and 25-2, and improves the PLS to obtain better sensing results. Obtainable.

図12は、第8のバリエーションであるセンサ素子11hの構成例を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the sensor element 11h, which is the eighth variation.

図12には、センサ素子11hの浅部における平面的な構成例が示されている。なお、図12に示すセンサ素子11hにおいて、図4のセンサ素子11aと共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 12 shows a planar configuration example in the shallow portion of the sensor element 11h. In the sensor element 11h shown in FIG. 12, the same reference numerals are given to the configurations common to the sensor element 11a in FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted.

センサ素子11hは、図4のセンサ素子11aと同様に、半導体基板21の光電変換部22の周囲を囲うように素子分離構造23hが設けられ、素子分離構造23hの2カ所に、開口部26−1および26−2が形成された構成となっている。また、センサ素子11hでは、トランジスタ形成領域27−1および27−2は、素子分離構造23hの内側に設けられている。 Similar to the sensor element 11a in FIG. 4, the sensor element 11h is provided with an element separation structure 23h so as to surround the photoelectric conversion unit 22 of the semiconductor substrate 21, and openings 26-are provided at two locations in the element separation structure 23h. 1 and 26-2 are formed. Further, in the sensor element 11h, the transistor forming regions 27-1 and 27-2 are provided inside the element separation structure 23h.

そして、センサ素子11hでは、4つの転送ゲート24−1乃至24−4、3つのFD部25−1乃至25−3、および、ドレイン領域51が、半導体基板21の表面側に設けられている。即ち、センサ素子11hは、転送ゲート24−1を介してFD部25−1に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−2を介してFD部25−2に電荷が転送される転送経路が、素子分離構造23hの開口部26−1を通るような構成となっている。また、センサ素子11hは、転送ゲート24−3を介してFD部25−3に電荷が転送される転送経路、および、転送ゲート24−4を介してドレイン領域51に電荷が転送(排出)される転送経路が、素子分離構造23hの開口部26−2を通るような構成となっている。 In the sensor element 11h, four transfer gates 24-1 to 24-4, three FD portions 25-1 to 25-3, and a drain region 51 are provided on the surface side of the semiconductor substrate 21. That is, in the sensor element 11h, the electric charge is transferred to the FD unit 25-1 via the transfer gate 24-1 and the electric charge is transferred to the FD unit 25-2 via the transfer gate 24-2. The transfer path is configured to pass through the opening 26-1 of the element separation structure 23h. Further, in the sensor element 11h, the electric charge is transferred (discharged) to the drain region 51 via the transfer path and the transfer gate 24-4 through which the electric charge is transferred to the FD unit 25-3 via the transfer gate 24-3. The transfer path is configured to pass through the opening 26-2 of the element separation structure 23h.

このような構成のセンサ素子11hは、図4のセンサ素子11aと同様に、FD部25−1乃至25−3への光の漏れ出しを抑制し、PLSの改善を図ることによって、より良好なセンシング結果を得ることができる。 Similar to the sensor element 11a of FIG. 4, the sensor element 11h having such a configuration is better by suppressing the leakage of light to the FD units 25-1 to 25-3 and improving the PLS. The sensing result can be obtained.

さらに、センサ素子11hは、光電変換部22からFD部25−1乃至25−3に転送された電荷が、FD部25−1乃至25−3から読み出されるまでの電荷蓄積時間において、転送ゲート24−4をオンにして光電変換部22で発生している電荷をドレイン領域51に排出することができる。これにより、電荷蓄積時間において、光電変換部22からFD部25−1乃至25−3へ電荷が流入することを抑制することができ、さらに良好なセンシング結果を得ることができる。 Further, the sensor element 11h has a transfer gate 24 in the charge accumulation time until the charge transferred from the photoelectric conversion unit 22 to the FD units 25-1 to 25-3 is read from the FD units 25-1 to 25-3. When -4 is turned on, the electric charge generated in the photoelectric conversion unit 22 can be discharged to the drain region 51. As a result, it is possible to suppress the inflow of electric charge from the photoelectric conversion unit 22 to the FD units 25-1 to 25-3 during the charge accumulation time, and it is possible to obtain a better sensing result.

なお、図12に示す構成例では、2カ所に開口部26が設けられているが、開口部26は、電荷の転送経路に応じて2カ所以上の複数個所に設けてもよい。 In the configuration example shown in FIG. 12, openings 26 are provided at two locations, but the openings 26 may be provided at two or more locations depending on the charge transfer path.

<センサ装置の構成例>
上述したセンサ素子11は、例えば、裏面照射型の間接TOFセンサや、近赤外光を検出するIR(Infrared)センサ、グローバルシャッタ構造の各種のセンサなどのように、よりPLSの改善が求められるセンサ装置に適用することができる。なお、間接TOFでは、変調をかけた光の位相のずれを計測することによって距離が測定される。
<Sensor device configuration example>
The sensor element 11 described above is required to have further improved PLS, such as a back-illuminated indirect TOF sensor, an IR (Infrared) sensor that detects near-infrared light, and various sensors having a global shutter structure. It can be applied to sensor devices. In the indirect TOF, the distance is measured by measuring the phase shift of the modulated light.

図13は、センサ素子11を適用したセンサ装置の構成例を示すブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a sensor device to which the sensor element 11 is applied.

図13に示すように、センサ装置101は、光学系102、センサチップ103、信号処理回路104、モニタ105、およびメモリ106を備えて構成され、センサ素子11の出力を画素値とした静止画像および動画像を取得可能である。 As shown in FIG. 13, the sensor device 101 includes an optical system 102, a sensor chip 103, a signal processing circuit 104, a monitor 105, and a memory 106, and is a still image in which the output of the sensor element 11 is used as a pixel value. It is possible to acquire a moving image.

光学系102は、1枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光(入射光)をセンサチップ103に導き、センサチップ103の光入射面に結像させる。 The optical system 102 is configured to have one or a plurality of lenses, guides image light (incident light) from a subject to the sensor chip 103, and forms an image on the light incident surface of the sensor chip 103.

センサチップ103は、例えば、複数のセンサ素子11がアレイ状に配置されており、光学系102を介して光入射面に結像される像に従って、光電変換部22で光電変換された電荷に応じた画素信号が信号処理回路104に供給される。 In the sensor chip 103, for example, a plurality of sensor elements 11 are arranged in an array, and the sensor chip 103 responds to the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 22 according to the image formed on the light incident surface via the optical system 102. The pixel signal is supplied to the signal processing circuit 104.

信号処理回路104は、センサチップ103から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路104が信号処理を施すことにより得られたセンサ画像(画像データ)は、モニタ105に供給されて表示されたり、メモリ106に供給されて記憶(記録)されたりする。 The signal processing circuit 104 performs various signal processing on the pixel signal output from the sensor chip 103. The sensor image (image data) obtained by the signal processing circuit 104 performing signal processing is supplied to the monitor 105 for display, or supplied to the memory 106 for storage (recording).

このように構成されているセンサ装置101では、上述したセンサ素子11を適用することで、例えば、PLSの改善された正確なセンサ画像を取得することができる。 In the sensor device 101 configured in this way, by applying the sensor element 11 described above, for example, an improved and accurate sensor image of PLS can be acquired.

<イメージセンサの使用例>
図14は、上述のセンサ装置101をイメージセンサとして使用する使用例を示す図である。
<Example of using image sensor>
FIG. 14 is a diagram showing a usage example in which the above-mentioned sensor device 101 is used as an image sensor.

上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。 The image sensor described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray, as described below.

・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
・ Devices that take images for viewing, such as digital cameras and portable devices with camera functions. ・ For safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, in front of the car Devices used for traffic, such as in-vehicle sensors that photograph the rear, surroundings, and interior of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and distance measurement sensors that measure distance between vehicles, etc. Equipment used in home appliances such as TVs, refrigerators, and air conditioners to take pictures and operate the equipment according to the gestures ・ Endoscopes, devices that perform angiography by receiving infrared light, etc. Equipment used for medical and healthcare ・ Equipment used for security such as surveillance cameras for crime prevention and cameras for person authentication ・ Skin measuring instruments for taking pictures of the skin and taking pictures of the scalp Equipment used for beauty such as microscopes ・ Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications ・ Camera etc. for monitoring the condition of fields and crops , Equipment used for agriculture

<構成の組み合わせ例>
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
半導体基板に入射する光を受光して光電変換する光電変換部と、
前記光が入射する第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、
前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部と
を備えるセンサ素子。
(2)
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、
前記転送部および前記電荷蓄積部が配置される前記1辺以外の3辺、および、前記1辺において前記開口部が設けられている一部分以外の部分は、前記半導体基板を貫通する深さの掘り込み深さでトレンチ構造が形成され、
前記開口部だけ掘り込み深さが浅くトレンチ構造が形成される
上記(1)に記載のセンサ素子。
(3)
前記分離部となるトレンチ構造を掘り込む際に用いられるマスクパターンの線幅が、前記開口部に対応する領域で線細に形成される
上記(2)に記載のセンサ素子。
(4)
前記転送部および前記電荷蓄積部が、それぞれ所定個数ずつ設けられる
上記(1)から(3)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(5)
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、前記転送部および前記電荷蓄積部が配置される1辺以外の3辺が前記センサ素子の外周となる位置に配置される
上記(1)から(4)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(6)
前記半導体基板に対して少なくともトランジスタ形成基板が積層された積層構造となっており、
前記センサ素子を駆動するのに必要となるトランジスタが前記トランジスタ形成基板に設けられる
上記(1)から(5)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(7)
前記電荷蓄積部において一時的に電荷が蓄積されている電荷蓄積時間において、前記光電変換部で発生した電荷を排出する電荷排出部
をさらに備える上記(1)から(6)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(8)
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、その4辺が前記センサ素子の外周となる位置に配置され、
前記電荷蓄積部は、前記分離部に設けられた前記開口部の真下に配置される
をさらに備える上記(1)から(7)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(9)
前記転送部から前記電荷蓄積部までの間に、メモリ領域および電荷読み出し部が設けられており、
前記メモリ領域は、前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を保持し、
前記電荷読み出し部は、前記メモリ領域に保持されている電荷を読み出して前記電荷蓄積部に供給する
上記(1)から(8)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(10)
前記半導体基板の光入射面に対して積層され、可視光を吸収する光電変換膜
をさらに備える上記(1)から(9)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(11)
前記分離部の複数個所に前記開口部が設けられる
上記(1)から(10)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(12)
前記開口部は、両側から徐々に浅くなるとともに、最も深くなる中央において曲線で凸となる形状で設けられる
上記(1)から(11)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(13)
変調をかけた光の位相のずれを計測することによって距離を測定する間接TOF(Time of Flight)センサの用途で用いられる
上記(1)から(12)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(14)
前記光電変換部によって近赤外光を検出するIR(Infrared)センサの用途で用いられる
上記(1)から(12)までのいずれかに記載のセンサ素子。
(15)
半導体基板に照射される光を受光して光電変換する光電変換部と、
前記光が照射される第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、
前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部と
を有するセンサ素子を備えるセンサ装置。
<Example of configuration combination>
The present technology can also have the following configurations.
(1)
A photoelectric conversion unit that receives light incident on a semiconductor substrate and performs photoelectric conversion,
A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit by surrounding the semiconductor substrate with a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side on which the light is incident.
A transfer unit provided on the second surface side of the semiconductor substrate, which is opposite to the first surface, and for transferring charges accumulated in the photoelectric conversion unit, and a transfer unit.
A charge storage unit that temporarily stores the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge storage unit.
A sensor element including an opening provided by opening a part of one side of the separation portion, which is a charge transfer path from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit.
(2)
The separated portion is formed in a rectangular shape in a plan view.
The three sides other than the one side on which the transfer part and the charge storage part are arranged, and the part other than the part where the opening is provided on the one side are dug to a depth penetrating the semiconductor substrate. A trench structure is formed at the depth of charge,
The sensor element according to (1) above, wherein a trench structure is formed with a shallow digging depth only at the opening.
(3)
The sensor element according to (2) above, wherein the line width of the mask pattern used when digging the trench structure to be the separation portion is formed finely in the region corresponding to the opening.
(4)
The sensor element according to any one of (1) to (3) above, wherein a predetermined number of each of the transfer unit and the charge storage unit is provided.
(5)
The separation portion is formed in a rectangular shape in a plan view, and is arranged at a position where three sides other than the one side on which the transfer portion and the charge storage portion are arranged are the outer periphery of the sensor element. The sensor element according to any one of 1) to (4).
(6)
It has a laminated structure in which at least a transistor-forming substrate is laminated on the semiconductor substrate.
The sensor element according to any one of (1) to (5) above, wherein a transistor required for driving the sensor element is provided on the transistor forming substrate.
(7)
6. Sensor element.
(8)
The separation portion is formed in a rectangular shape in a plan view, and its four sides are arranged at positions that serve as the outer circumference of the sensor element.
The sensor element according to any one of (1) to (7) above, further comprising the charge storage portion arranged directly below the opening provided in the separation portion.
(9)
A memory area and a charge reading unit are provided between the transfer unit and the charge storage unit.
The memory area holds the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit.
The sensor element according to any one of (1) to (8) above, wherein the charge reading unit reads out the charge held in the memory area and supplies the charge to the charge storage unit.
(10)
The sensor element according to any one of (1) to (9) above, further comprising a photoelectric conversion film that is laminated on the light incident surface of the semiconductor substrate and absorbs visible light.
(11)
The sensor element according to any one of (1) to (10) above, wherein the openings are provided at a plurality of locations of the separation portion.
(12)
The sensor element according to any one of (1) to (11) above, wherein the opening is provided in a curved and convex shape at the center where the opening gradually becomes shallower from both sides and becomes deepest.
(13)
The sensor element according to any one of (1) to (12) above, which is used in an application of an indirect TOF (Time of Flight) sensor that measures a distance by measuring a phase shift of modulated light.
(14)
The sensor element according to any one of (1) to (12) above, which is used in the application of an IR (Infrared) sensor that detects near-infrared light by the photoelectric conversion unit.
(15)
A photoelectric conversion unit that receives light emitted from a semiconductor substrate and performs photoelectric conversion,
A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit by surrounding the semiconductor substrate with a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side irradiated with light.
A transfer unit provided on the second surface side of the semiconductor substrate, which is opposite to the first surface, and for transferring charges accumulated in the photoelectric conversion unit, and a transfer unit.
A charge storage unit that temporarily stores the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge storage unit.
A sensor device including a sensor element having an opening provided by opening a part of one side of the separation portion, which is a charge transfer path from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit.

なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。 The present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure. Further, the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.

11 センサ素子, 21 半導体基板, 22 光電変換部, 23 素子分離構造, 24 転送ゲート, 25 FD部, 26 開口部, 27 トランジスタ形成領域, 28 素子間遮光膜, 29 オンチップレンズ, 31 開口領域, 32 細幅領域, 41 トランジスタ形成基板, 42 回路基板, 51 ドレイン領域, 52 メモリ領域, 53 読み出しゲート, 61 光電変換膜 11 Sensor element, 21 Semiconductor substrate, 22 Photoelectric conversion part, 23 Element separation structure, 24 Transfer gate, 25 FD part, 26 Aperture, 27 Transistor formation area, 28 Inter-element shading film, 29 On-chip lens, 31 Aperture area, 32 Narrow area, 41 Transistor forming board, 42 Circuit board, 51 Drain area, 52 Memory area, 53 Read gate, 61 Photoelectric conversion film

Claims (15)

半導体基板に入射する光を受光して光電変換する光電変換部と、
前記光が入射する第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、
前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部と
を備えるセンサ素子。
A photoelectric conversion unit that receives light incident on a semiconductor substrate and performs photoelectric conversion,
A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit by surrounding the semiconductor substrate with a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side on which the light is incident.
A transfer unit provided on the second surface side of the semiconductor substrate, which is opposite to the first surface, and for transferring charges accumulated in the photoelectric conversion unit, and a transfer unit.
A charge storage unit that temporarily stores the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge storage unit.
A sensor element including an opening provided by opening a part of one side of the separation portion, which is a charge transfer path from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit.
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、
前記転送部および前記電荷蓄積部が配置される前記1辺以外の3辺、および、前記1辺において前記開口部が設けられている一部分以外の部分は、前記半導体基板を貫通する深さの掘り込み深さでトレンチ構造が形成され、
前記開口部だけ掘り込み深さが浅くトレンチ構造が形成される
請求項1に記載のセンサ素子。
The separated portion is formed in a rectangular shape in a plan view.
The three sides other than the one side on which the transfer part and the charge storage part are arranged, and the part other than the part where the opening is provided on the one side are dug to a depth penetrating the semiconductor substrate. A trench structure is formed at the depth of charge,
The sensor element according to claim 1, wherein a trench structure is formed with a shallow digging depth only at the opening.
前記分離部となるトレンチ構造を掘り込む際に用いられるマスクパターンの線幅が、前記開口部に対応する領域で線細に形成される
請求項2に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 2, wherein the line width of the mask pattern used when digging the trench structure to be the separation portion is formed finely in a region corresponding to the opening.
前記転送部および前記電荷蓄積部が、それぞれ所定個数ずつ設けられる
請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, wherein a predetermined number of each of the transfer unit and the charge storage unit is provided.
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、前記転送部および前記電荷蓄積部が配置される1辺以外の3辺が前記センサ素子の外周となる位置に配置される
請求項1に記載のセンサ素子。
The separation portion is formed in a rectangular shape in a plan view, and is arranged at a position where three sides other than the one side on which the transfer portion and the charge storage portion are arranged are the outer periphery of the sensor element. The sensor element according to 1.
前記半導体基板に対して少なくともトランジスタ形成基板が積層された積層構造となっており、
前記センサ素子を駆動するのに必要となるトランジスタが前記トランジスタ形成基板に設けられる
請求項1に記載のセンサ素子。
It has a laminated structure in which at least a transistor-forming substrate is laminated on the semiconductor substrate.
The sensor element according to claim 1, wherein a transistor required for driving the sensor element is provided on the transistor forming substrate.
前記電荷蓄積部において一時的に電荷が蓄積されている電荷蓄積時間において、前記光電変換部で発生した電荷を排出する電荷排出部
をさらに備える請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, further comprising a charge discharging unit that discharges the charge generated by the photoelectric conversion unit during the charge storage time in which the charge is temporarily accumulated in the charge storage unit.
前記分離部は、平面視して矩形形状に形成されており、その4辺が前記センサ素子の外周となる位置に配置され、
前記電荷蓄積部は、前記分離部に設けられた前記開口部の真下に配置される
をさらに備える請求項1に記載のセンサ素子。
The separation portion is formed in a rectangular shape in a plan view, and its four sides are arranged at positions that serve as the outer circumference of the sensor element.
The sensor element according to claim 1, further comprising the charge storage portion arranged directly below the opening provided in the separation portion.
前記転送部から前記電荷蓄積部までの間に、メモリ領域および電荷読み出し部が設けられており、
前記メモリ領域は、前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を保持し、
前記電荷読み出し部は、前記メモリ領域に保持されている電荷を読み出して前記電荷蓄積部に供給する
請求項1に記載のセンサ素子。
A memory area and a charge reading unit are provided between the transfer unit and the charge storage unit.
The memory area holds the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit.
The sensor element according to claim 1, wherein the charge reading unit reads out the charge held in the memory area and supplies the charge to the charge storage unit.
前記半導体基板の光入射面に対して積層され、可視光を吸収する光電変換膜
をさらに備える請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, further comprising a photoelectric conversion film that is laminated on the light incident surface of the semiconductor substrate and absorbs visible light.
前記分離部の複数個所に前記開口部が設けられる
請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, wherein the openings are provided at a plurality of locations of the separation portion.
前記開口部は、両側から徐々に浅くなるとともに、最も深くなる中央において曲線で凸となる形状で設けられる
請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, wherein the opening is provided in a curved and convex shape at the center where the opening gradually becomes shallower from both sides and becomes deepest.
変調をかけた光の位相のずれを計測することによって距離を測定する間接TOF(Time of Flight)センサの用途で用いられる
請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, which is used in an application of an indirect TOF (Time of Flight) sensor that measures a distance by measuring a phase shift of modulated light.
前記光電変換部によって近赤外光を検出するIR(Infrared)センサの用途で用いられる
請求項1に記載のセンサ素子。
The sensor element according to claim 1, which is used in an application of an IR (Infrared) sensor that detects near-infrared light by the photoelectric conversion unit.
半導体基板に照射される光を受光して光電変換する光電変換部と、
前記光が照射される第1の面側から前記半導体基板を掘り込んだトレンチ構造で周囲を囲って、前記光電変換部を光学的に分離する分離部と、
前記第1の面に対して反対側となる前記半導体基板の第2の面側に設けられ、前記光電変換部に蓄積されている電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記光電変換部から転送される電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部と、
前記光電変換部から前記電荷蓄積部への電荷の転送経路となる前記分離部の1辺の一部分が開口することで設けられる開口部と
を有するセンサ素子を備えるセンサ装置。
A photoelectric conversion unit that receives light emitted from a semiconductor substrate and performs photoelectric conversion,
A separation unit that optically separates the photoelectric conversion unit by surrounding the semiconductor substrate with a trench structure in which the semiconductor substrate is dug from the first surface side irradiated with light.
A transfer unit provided on the second surface side of the semiconductor substrate, which is opposite to the first surface, and for transferring charges accumulated in the photoelectric conversion unit, and a transfer unit.
A charge storage unit that temporarily stores the electric charge transferred from the photoelectric conversion unit via the transfer unit, and a charge storage unit.
A sensor device including a sensor element having an opening provided by opening a part of one side of the separation portion, which is a charge transfer path from the photoelectric conversion unit to the charge storage unit.
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