JP5606961B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
上記半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面上に配置された第1導電型の不純物層と、第1導電型の不純物層上に、第1導電型の不純物領域と第2導電型の不純物領域とが互いに接合する構成を含む光電変換素子と、光電変換素子を含む単位画素を構成し、光電変換素子と電気的に接続されるトランジスタとを備えている。平面視において光電変換素子の外周部の少なくとも一部には、内部に空隙が含まれ、光電変換素子と光電変換素子に隣接する光電変換素子とを互いに電気的に絶縁する分離絶縁層が配置されている。上記分離絶縁層は、第1導電型の不純物層の最上面に接する。上記空隙の最下部は、光電変換素子の最下部よりも深い位置に形成される。
上記半導体装置は、主表面を有する半導体基板と、半導体基板の主表面上に配置された第1導電型の不純物層と、第1導電型の不純物層上に、第1導電型の不純物領域と第2導電型の不純物領域とが互いに接合する構成を含む光電変換素子と、光電変換素子を含む単位画素を構成し、光電変換素子と電気的に接続されるトランジスタとを備えている。平面視において光電変換素子の外周部の少なくとも一部には、内部に空隙が含まれ、光電変換素子と光電変換素子に隣接する光電変換素子とを互いに電気的に絶縁する分離絶縁層が配置されている。上記分離絶縁層は、第1導電型の不純物層の最上面に接する。
(実施の形態1)
まず、本実施の形態としてチップとしての半導体装置について説明する。
図2を参照して、CMOSイメージセンサを構成する各単位画素は、フォトダイオードPD(光電変換素子)と転送トランジスタM1、リセットトランジスタM2、選択トランジスタM3、増幅トランジスタM4を含み、これらの各トランジスタM1〜M4が互いに電気的に接続された構成である。トランジスタM1〜M4のそれぞれはたとえばMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであり、トランジスタM1のソース領域SO1はフォトダイオードPDに、ゲート電極GE1は読み出し線に接続される。トランジスタM2のソース領域SO2はトランジスタM1のドレイン領域DR1に、ゲート電極GE2は行リセット線にそれぞれ接続される。トランジスタM3のソース領域SO3は列信号線に、ゲート電極GE3は行選択線にそれぞれ接続される。トランジスタM4のソース領域SO4はトランジスタM3のドレイン領域DR3に、ゲート電極GE4はドレイン領域DR1およびソース領域SO2にそれぞれ接続される。
このことについて、図5〜図8の断面図を参照しながら、より詳細に説明する。
複数のトランジスタM1の周囲の領域を繋ぐように、図3の上下方向に(半導体基板SUBの主表面に沿うように)延在する構成であってもよい。
本実施の形態は、実施の形態1と比較して、電気的分離層の構成において異なっている。以下、図18〜図20を参照して、本実施の形態に係るピクセルアレイについて説明する。
本実施の形態においては、実施の形態1よりもさらに広い範囲において、深い分離領域DPSが形成されている。本実施の形態においては、たとえば実施の形態1において浅い分離領域SLSが形成されている領域においても、深い分離領域が形成されている。このため各トランジスタM1(フォトダイオード)は、平面視においてその周囲のほぼ全体が、図20に示す分離絶縁層SIで覆われている。分離絶縁層SIはその最下部が半導体層DPWの最上面に接しており、エアギャップAGの最下部は、フォトダイオードの最下部よりも深い位置に配置される。
Claims (8)
- 主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記主表面上に配置された第1導電型の不純物層と、
前記第1導電型の不純物層上に、第1導電型の不純物領域と第2導電型の不純物領域とが互いに接合する構成を含む光電変換素子と、
前記光電変換素子を含む単位画素を構成し、前記光電変換素子と電気的に接続されるトランジスタとを備えており、
平面視において前記光電変換素子の外周部の少なくとも一部には、内部に空隙が含まれ、前記光電変換素子と前記光電変換素子に隣接する前記光電変換素子とを互いに電気的に絶縁する分離絶縁層が配置されており、
前記分離絶縁層は、前記第1導電型の不純物層の最上面に接し、
前記空隙の最下部は、前記光電変換素子の最下部よりも深い位置に形成される、半導体装置。 - 前記分離絶縁層の側面は、第1導電型の不純物薄膜で覆われている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記単位画素はマトリックス状に複数配置され、
前記トランジスタは、前記光電変換素子としての第1の不純物領域と、不純物拡散層としての第2の不純物領域とを含む第1の活性領域に形成された第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタと電気的に接続され、不純物拡散層としての不純物領域を含む第2の活性領域に形成された、前記単位画素に含まれる第2のトランジスタとを有しており、
複数の前記単位画素のうち隣り合う1組の前記単位画素のうちの一方に含まれる前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域と、1組の前記単位画素のうちの他方に含まれる前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域との最短距離は、前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域と、平面視において前記第1のトランジスタに隣接する前記第2のトランジスタの前記第2の活性領域との最短距離よりも小さい、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域と、平面視において前記第1のトランジスタに隣接する前記第2のトランジスタの前記第2の活性領域との間の領域には、前記分離絶縁層が配置されている、請求項3に記載の半導体装置。
- 1組の前記第1のトランジスタのうちの一方に含まれる前記第1の活性領域と、1組の前記第1の活性領域のうちの平面視において前記第1の活性領域に最も近い、他方の前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域との間の領域には、前記分離絶縁層が配置されている、請求項3または4に記載の半導体装置。
- 平面視において前記トランジスタが配置されない領域の全体に、前記分離絶縁層が配置されている、請求項3〜5のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記分離絶縁層の前記空隙は、互いに隣接する前記第1の活性領域の間の領域同士を接続するように、前記主表面に沿って延在している、請求項5または6に記載の半導体装置。
- 1組の前記第1のトランジスタのうちの一方に含まれる前記第1の活性領域と、1組の前記第1の活性領域のうちの平面視において前記第1の活性領域に最も近い、他方の前記第1のトランジスタの前記第1の活性領域との間の領域には、前記分離絶縁層より浅く、前記第1導電型の不純物層と接触しない素子分離層が配置されている、請求項3または4に記載の半導体装置。
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