JP6506814B2 - Solid-state imaging device and camera - Google Patents

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本発明は、固体撮像装置およびカメラに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera.

特許文献1は、固体撮像素子に関するものであり、同文献には、光電変換領域間での信号電荷の分離を確実に実現するための製造方法が記載されている。該製造方法では、半導体基板内に不純物を導入することにより第1の画素分離領域を形成し、半導体基板表面に第1のエピタキシャル成長層を形成し、第1のエピタキシャル成長層を貫通し第1の画素分離領域に当接するように第2の画素分離領域を形成する。   Patent Document 1 relates to a solid-state imaging device, which describes a manufacturing method for reliably achieving separation of signal charges between photoelectric conversion regions. In the manufacturing method, a first pixel isolation region is formed by introducing an impurity into a semiconductor substrate, a first epitaxial growth layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, and a first pixel is penetrated through the first epitaxial growth layer. A second pixel isolation region is formed to abut on the isolation region.

特許文献2は、固体撮像素子に関するものであり、同文献には、単位画素を微細化しても混色することなく、また、アキュミュレーション層での暗電流の発生を抑える固体撮像素子の製造方法が記載されている。該製造方法では、n型半導体の上にシリコン酸化膜を介して配置されたn型半導体層にフォトダイオードを形成し、該フォトダイオードを囲むようにp型の画素分離領域を形成し、また、表面側p+アキュミュレーション層を形成する。該製造方法では、その後、n型半導体層に対してその裏面側からイオンを注入することによって裏面側p+アキュミュレーション層を形成する。   Patent Document 2 relates to a solid-state imaging device, in which a method of manufacturing a solid-state imaging device which suppresses generation of dark current in an accumulation layer without mixing even if the unit pixel is miniaturized is disclosed. Is described. In the manufacturing method, a photodiode is formed on an n-type semiconductor layer disposed on an n-type semiconductor via a silicon oxide film, and a p-type pixel isolation region is formed to surround the photodiode, Form the front side p + accumulation layer. In the manufacturing method, thereafter, ions are implanted into the n-type semiconductor layer from the back surface side to form the back surface p + accumulation layer.

特開2009−111118号公報JP, 2009-111118, A 特開2006−93587号公報JP, 2006-93587, A

半導体層に形成される電荷蓄積領域を相互に分離するための分離領域を該半導体層の2つの面のうち1つの面(以下、イオン注入面)を通したイオン注入のみで形成する場合、イオン注入面から遠ざかるほど分離領域の幅が広くなりうる。これは、イオン注入面から遠い領域(即ち深い領域)にイオンを注入するためには、高い注入エネルギーが必要となり、これにより、イオンが注入される領域が広がるためである。イオン注入面から遠ざかるほど分離領域の幅が広くなる現象は、電荷蓄積領域あるいは画素の高密度化を妨げる。   In the case where a separation region for separating charge storage regions formed in a semiconductor layer from each other is formed only by ion implantation through one of two surfaces of the semiconductor layer (hereinafter referred to as an ion implantation surface), The further away from the injection surface, the wider the separation area may be. This is because, in order to implant ions into a region (that is, a deep region) far from the ion implantation surface, high implantation energy is required, thereby expanding the region into which ions are implanted. The phenomenon that the width of the separation region becomes wider as the distance from the ion implantation surface is increased hinders the densification of the charge storage region or pixel.

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、電荷蓄積領域あるいは画素の高密度化に有利な製造方法および該製造方法による製造に有利な構造を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made with the above problem recognition in mind, and provides a manufacturing method that is advantageous for increasing the density of charge storage regions or pixels, and a solid-state imaging device having a structure that is advantageous for manufacturing using the manufacturing method. With the goal.

本発明の1つの側面は、第1面および第2面を有する半導体層を含む固体撮像装置に係り、前記固体撮像装置は、前記第1面と前記第2面との間に配置され、電荷を蓄積する複数の電荷蓄積領域を各々が含む複数の電荷蓄積領域ペアと、電荷を転送するように前記第1面の側に配置された転送ゲートと、1つのマイクロレンズが前記複数の電荷蓄積領域ペアのうちの1つの電荷蓄積領域ペアに割り当てられるように前記第2面の側に配置された複数のマイクロレンズと、前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域の間に配置され、前記第面から前記第面に向かって延びた分離領域を含む、第1分離部と、前記複数の電荷蓄積領域ペアの間に配置され、前記第面から前記第面に向かって連続的に延びた第2分離部と、を含み、前記第2面からの前記分離領域の深さは、前記第2面からの前記第2分離部の深さよりも小さい。 One aspect of the present invention relates to a solid-state imaging device including a semiconductor layer having a first surface and a second surface, wherein the solid-state imaging device is disposed between the first surface and the second surface, A plurality of charge storage region pairs each including a plurality of charge storage regions, a transfer gate disposed on the side of the first surface to transfer charge, and one microlens storing the plurality of charge storages A plurality of microlenses disposed on the side of the second surface so as to be allocated to one charge storage region pair of the region pair, and the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair A first separation portion including the separation region extending from the second surface toward the first surface and the plurality of charge storage region pairs, and the second surface to the first surface And a second separation part extending continuously toward the , The depth of the separation region from the second surface is smaller than the depth of the second separation unit from the second surface.

本発明によれば、電荷蓄積領域あるいは画素の高密度化に有利な製造方法および該製造方法による製造に有利な構造を有する固体撮像装置が提供される。   According to the present invention, a manufacturing method that is advantageous for increasing the density of charge storage regions or pixels and a solid-state imaging device having a structure that is advantageous for manufacturing using the manufacturing method are provided.

第1、第2実施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the structure of the solid-state imaging device of 1st, 2nd embodiment. 第1、第2実施形態の固体撮像装置の構成を模式的に示す平面図。FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of a solid-state imaging device according to the first and second embodiments. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第2実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment; 第2実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment; 第2実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図。FIG. 7 is a view for explaining the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment; 第3実施形態の固体撮像装置およびその製造方法を説明するための図。The figure for demonstrating the solid-state imaging device of 3rd Embodiment, and its manufacturing method. 第4実施形態およびその製造方法を説明するための図。The figure for demonstrating 4th Embodiment and its manufacturing method. 第5実施形態およびその製造方法を説明するための図。The figure for demonstrating 5th Embodiment and its manufacturing method.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1実施形態の固体撮像装置100の構成を模式的に示す断面図である。図2は、本発明の第1実施形態の固体撮像装置100の構成を模式的に示す平面図である。図1は、図2のX−X’線に沿った断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a solid-state imaging device 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG.

固体撮像装置100は、第1面F1および第2面F2を有する半導体層101と、半導体層101の中に配置された複数の電荷蓄積領域103と、半導体層101の中に配置された分離部120、130とを備える。分離部120、130は、複数の電荷蓄積領域103を相互に分離するように半導体層101の中に配置されている。分離部120、130は、イオン注入によって形成された不純物半導体領域であり、ポテンシャルバリアを形成する。   The solid-state imaging device 100 includes a semiconductor layer 101 having a first surface F1 and a second surface F2, a plurality of charge storage regions 103 disposed in the semiconductor layer 101, and a separation portion disposed in the semiconductor layer 101. 120 and 130 are provided. The separation units 120 and 130 are disposed in the semiconductor layer 101 so as to separate the plurality of charge storage regions 103 from each other. The separation units 120 and 130 are impurity semiconductor regions formed by ion implantation, and form potential barriers.

固体撮像装置100は、複数のマイクロレンズ171を備えている。ここで、2つの電荷蓄積領域103からなる電荷蓄積領域ペアに対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられるように、複数のマイクロレンズ171が配列されている。固体撮像装置100は、電荷蓄積領域ペアを構成する2つの電荷蓄積領域103にそれぞれ蓄積された電荷に応じた信号を個別に読み出すことができるように構成されている。このような構成は、位相差検出法による焦点検出に利用されうる。固体撮像装置100はまた、電荷蓄積領域ペアを構成する2つの電荷蓄積領域103にそれぞれ蓄積された電荷の総和に応じた信号を個別に読み出すことができるように構成されうる。電荷蓄積領域ペアを構成する2つの電荷蓄積領域103にそれぞれ蓄積された電荷の総和に応じた信号は、1つの画素の信号に相当する。   The solid-state imaging device 100 includes a plurality of micro lenses 171. Here, the plurality of microlenses 171 are arranged such that one microlens 171 is assigned to a charge storage region pair consisting of two charge storage regions 103. The solid-state imaging device 100 is configured to be able to individually read out signals corresponding to the charges stored in the two charge storage regions 103 forming the charge storage region pair. Such a configuration can be used for focus detection by phase difference detection. The solid-state imaging device 100 can also be configured to be able to individually read out signals corresponding to the sum of the charges accumulated in each of the two charge accumulation regions 103 constituting the charge accumulation region pair. A signal corresponding to the sum of the charges accumulated in each of the two charge accumulation regions 103 constituting the charge accumulation region pair corresponds to a signal of one pixel.

分離部120は、電荷蓄積領域ペアと他の電荷蓄積領域ペアとの間に配置されていて、ポテンシャルバリアを形成するペア間分離部である。分離部130は、電荷蓄積領域ペアを構成する2つの電荷蓄積領域103の間に配置されていて、ポテンシャルバリアを形成するペア内分離部である。ペア内分離部130によって形成されるポテンシャルバリアは、ペア間分離部120によって形成されるポテンシャルバリアより小さい。このような構成は、1つの電荷蓄積領域ペア(画素)を構成する2つの電荷蓄積領域103の一方から溢れた電荷が他方に移動することを許容する一方で、電荷蓄積領域ペアから他の電荷蓄積領域ペアへの電荷の移動を妨げるために有利である。これは、ダイナミックレンジを拡大しつつ混色を低減することに寄与する。   The separation unit 120 is an inter-pair separation unit that is disposed between the charge storage region pair and the other charge storage region pair and forms a potential barrier. The separation unit 130 is an inter-pair separation unit that is disposed between two charge storage regions 103 that form a charge storage region pair, and forms a potential barrier. The potential barrier formed by the intra-pair separation portion 130 is smaller than the potential barrier formed by the inter-pair separation portion 120. Such a configuration allows charges overflowed from one of the two charge storage regions 103 constituting one charge storage region pair (pixel) to move to the other, while the other charges from the charge storage region pair It is advantageous to prevent the transfer of charge to the storage region pair. This contributes to reducing color mixing while expanding the dynamic range.

ペア内分離部130によって形成されるポテンシャルバリアをペア間分離部120によって形成されるポテンシャルバリアより小さくする方法としては、例えば、次の第1〜第3の方法を挙げることができる。第1〜第3の方法は、それらの2つ以上を組み合わせて用いられてもよい。   As a method of making the potential barrier formed by the pair inner separating portion 130 smaller than the potential barrier formed by the pair inner separating portion 120, the following first to third methods can be mentioned, for example. The first to third methods may be used in combination of two or more thereof.

第1の方法では、ペア内分離部130を第1段数の不純物半導体領域で構成し、ペア間分離部120は、第2段数の不純物半導体領域で構成し、第1段数を第2段数より少なくする。   In the first method, the intra-pair separation unit 130 is formed of the impurity semiconductor region of the first stage number, the inter-pair separation unit 120 is formed of the impurity semiconductor regions of the second stage number, and the first stage number is smaller than the second stage number. Do.

第2の方法では、ペア内分離部130の不純物濃度をペア間分離部120の不純物濃度よりも低くする。   In the second method, the impurity concentration of the intra-pair separator 130 is set lower than the impurity concentration of the inter-pair separator 120.

第3の方法では、第1面F1に沿った方向におけるペア内分離部130の幅を第1面F1に沿った方向におけるペア間分離部120の幅よりも小さくする。   In the third method, the width of the intra-pair separation portion 130 in the direction along the first surface F1 is smaller than the width of the inter-pair separation portion 120 in the direction along the first surface F1.

ペア間分離部120は、第1分離領域121および第2分離領域122を有しうる。第1分離領域121は、第1面F1を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。第2分離領域122は、第2面F2を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。   The pair pair separation unit 120 may have a first separation region 121 and a second separation region 122. The first separation region 121 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the first surface F1. The second separation region 122 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the second surface F2.

ペア内分離部130は、第1分離領域131および第2分離領域132を有しうる。第1分離領域131は、第1面F1を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。第2分離領域132は、第2面F2を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。第1分離領域131と第2分離領域132とは、例えば、互いに接触していない。ペア内分離部130を、第2段数より少ない第1段数の不純物半導体領域で構成することにより、第1分離領域131と第2分離領域132とが互いに接触しないようにしてもよい。   The in-pair separation unit 130 may have a first separation region 131 and a second separation region 132. The first separation region 131 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the first surface F1. The second separation region 132 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the second surface F2. For example, the first separation region 131 and the second separation region 132 are not in contact with each other. The first separation region 131 and the second separation region 132 may not be in contact with each other by forming the pair separation portion 130 with the first number of impurity semiconductor regions smaller than the second number.

固体撮像装置100は、第1面F1と電荷蓄積領域103との間に配置された表面ピニング層105を備えうる。固体撮像装置100はまた、第2面F2に隣接するように配置された裏面ピニング層107を備えうる。ここで、分離部120、130、表面ピニング層105および裏面ピニング層107は、第1導電型の不純物半導体領域で構成される。半導体層101および電荷蓄積領域103は、第1導電型とは異なる第2導電型の不純物半導体領域で構成されうる。第1導電型がp型であれば第2導電型はn型であり、第1導電型がn型であれば第2導電型はp型である。   The solid-state imaging device 100 can include a surface pinning layer 105 disposed between the first surface F <b> 1 and the charge storage region 103. The solid-state imaging device 100 can also include a back surface pinning layer 107 disposed to be adjacent to the second surface F2. Here, the separation units 120 and 130, the front surface pinning layer 105, and the back surface pinning layer 107 are formed of a first conductivity type impurity semiconductor region. The semiconductor layer 101 and the charge storage region 103 can be formed of an impurity semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type. If the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type, and if the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type.

固体撮像装置100は、半導体層101の中にフローティングディフュージョン106を備えうる。フローティングディフュージョン106は、第2導電型の不純物半導体領域で構成されうる。電荷蓄積領域103に蓄積された電荷は、転送ゲート141によって半導体層101に形成されるチャネルを通して、フローティングディフュージョン106に転送されうる。固体撮像装置100は、その他、フローティングディフュージョン106の電位をリセットするリセットトランジスタ、フローティングディフュージョン106に転送された電荷に応じた信号を垂直信号線に出力する増幅トランジスタを備えうる。   The solid-state imaging device 100 can include the floating diffusion 106 in the semiconductor layer 101. The floating diffusion 106 can be formed of an impurity semiconductor region of the second conductivity type. The charge stored in the charge storage region 103 can be transferred to the floating diffusion 106 through the channel formed in the semiconductor layer 101 by the transfer gate 141. The solid-state imaging device 100 can further include a reset transistor that resets the potential of the floating diffusion 106, and an amplification transistor that outputs a signal corresponding to the charge transferred to the floating diffusion 106 to the vertical signal line.

固体撮像装置100は、第1面F1の側に多層配線構造140を備えうる。多層配線構造140は、転送ゲート141などのゲート電極、配線パターン143、絶縁膜145、コンタクトプラグ(不図示)およびビアプラグ(不図示)などを含みうる。固体撮像装置100はまた、第2面F2の側に、例えば、反射防止膜161、遮光膜163、絶縁膜165およびカラーフィルタ層167を備えうる。多層配線構造140が半導体層101の一方の側(第1面の側)に配置され、マイクロレンズ171が半導体層101の他方の側(第2面の側)に配置された固体撮像装置は、裏面照射型と呼ばれうる。ただし、本発明は、裏面照射型には限定されない。   The solid-state imaging device 100 can include the multilayer wiring structure 140 on the side of the first surface F1. The multilayer interconnection structure 140 may include a gate electrode such as the transfer gate 141, an interconnection pattern 143, an insulating film 145, a contact plug (not shown), a via plug (not shown), and the like. The solid-state imaging device 100 can also include, for example, an antireflective film 161, a light shielding film 163, an insulating film 165, and a color filter layer 167 on the side of the second surface F2. The solid-state imaging device in which the multilayer wiring structure 140 is disposed on one side (the first surface side) of the semiconductor layer 101 and the microlens 171 is disposed on the other side (the second surface side) of the semiconductor layer 101 is It can be called back side illumination type. However, the present invention is not limited to the backside illumination type.

固体撮像装置100は、多層配線構造140の側に支持基板151を備えうる。支持基板151は、多層配線構造140および半導体層101などを支持する。   The solid-state imaging device 100 can include the support substrate 151 on the side of the multilayer wiring structure 140. The support substrate 151 supports the multilayer wiring structure 140, the semiconductor layer 101, and the like.

以下、図3−図6、図1を参照しながら第1実施形態の固体撮像装置100の製造方法を説明する。まず、図3(a)に示す工程において、シリコン基板などの半導体基板101’を準備し、半導体基板101’にウエル、及びSTI(Shallow Trench Isolation)などの素子分離を形成し、更に、第1分離領域121、131を形成する。ここで、半導体基板101’は、後に半導体層101となる。第1分離領域121、131は、半導体基板101’の第1面F1を通して半導体基板101’に少なくとも1回(典型的には複数回)のイオン注入工程を実施することによって形成されうる。第1分離領域121、131は、前述のとおり、第1導電型の不純物領域で構成されうる。第1導電型がp型である場合、一例を挙げると、ボロンを1.5MeV、1MeV、600keV、300keV、100keV、50keVで半導体基板101’に注入することによって第1分離領域121、131を形成することができる。いくつかの実施例では、複数回のイオン注入工程のうち一部のイオン注入において、ペア間分離部120とペア内分離部130のうち、ペア間分離部120にのみイオンが注入されうる。   Hereinafter, a method of manufacturing the solid-state imaging device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. First, in the process shown in FIG. 3A, a semiconductor substrate 101 'such as a silicon substrate is prepared, and wells and element isolation such as STI (Shallow Trench Isolation) are formed in the semiconductor substrate 101'. The separation regions 121 and 131 are formed. Here, the semiconductor substrate 101 ′ later becomes the semiconductor layer 101. The first isolation regions 121 and 131 may be formed by performing at least one (typically, a plurality of) ion implantation steps on the semiconductor substrate 101 'through the first surface F1 of the semiconductor substrate 101'. The first isolation regions 121 and 131 may be formed of the first conductivity type impurity region as described above. When the first conductivity type is p-type, the first isolation regions 121 and 131 are formed by implanting boron into the semiconductor substrate 101 'at 1.5 MeV, 1 MeV, 600 keV, 300 keV, 100 keV, 50 keV, for example. can do. In some embodiments, ions may be implanted only in the inter-pair separator 120 among the inter-pair separator 120 and the in-pair separator 130 in part of ion implantation among the plurality of ion implantation steps.

図3(b)に示す工程では、半導体基板101’に電荷蓄積領域103、表面ピニング層105、フローティングディフュージョン106、転送ゲート141などのゲート電極、トランジスタの拡散領域を形成する。なお、転送ゲート141などのゲート電極は、ゲート絶縁膜を介して第1面F1の上に形成される。前述のとおり、電荷蓄積領域103およびフローティングディフュージョン106は、第2導電型の不純物領域であり、表面ピニング層105は、第1導電型の不純物領域である。第1導電型がp型である場合、一例を挙げると、ボロンを10keVで半導体基板101’に注入することによって表面ピニング層105を形成することができる。   In the step shown in FIG. 3B, charge storage regions 103, surface pinning layers 105, floating diffusions 106, gate electrodes such as transfer gates 141, and diffusion regions of transistors are formed in a semiconductor substrate 101 '. The gate electrode such as the transfer gate 141 is formed on the first surface F1 via the gate insulating film. As described above, the charge storage region 103 and the floating diffusion 106 are impurity regions of the second conductivity type, and the surface pinning layer 105 is an impurity region of the first conductivity type. When the first conductivity type is p-type, the surface pinning layer 105 can be formed, for example, by implanting boron into the semiconductor substrate 101 'at 10 keV.

第1分離領域121、131などの不純物半導体領域を形成するためのイオン注入工程の実施の後に、イオン注入によって生じた結晶欠陥を修復するための第1アニール工程が実施されうる。第1アニール工程は、例えば、電気炉を用いたFA法(Furnace Annealing)、又は、RTP法(Rapid Thermal Annealing)によってなされうる。   After the ion implantation process for forming impurity semiconductor regions such as the first isolation regions 121 and 131, a first annealing process for repairing a crystal defect generated by the ion implantation may be performed. The first annealing process may be performed by, for example, FA method (Furnace Annealing) using an electric furnace or RTP method (Rapid Thermal Annealing).

図4(a)に示す工程では、半導体基板101の第1面F1の上に多層配線構造140を形成する。   In the process shown in FIG. 4A, the multilayer wiring structure 140 is formed on the first surface F1 of the semiconductor substrate 101.

図4(b)に示す工程は、任意的な工程であり、この工程では、多層配線構造140に対して支持基板151を結合する。多層配線構造140の表面は、典型的には、平坦化された絶縁膜が露出している。支持基板151は、例えば、シリコン基板またはガラス基板などの基板で構成され、典型的には、平坦化された表面を有する。多層配線構造140への支持基板151の結合は、例えば、真空中または不活性ガス雰囲気中で実施されうる。この結合工程の前に、多層配線構造140の表面および支持基板151の表面に対してプラズマ照射を実施することにより結合強度を高めることができる。あるいは、この結合工程の前に、多層配線構造140の表面および支持基板151の表面を薬液によって処理することによって活性化させてもよい。   The step shown in FIG. 4B is an optional step, in which the support substrate 151 is coupled to the multilayer wiring structure 140. The surface of the multilayer wiring structure 140 typically has a planarized insulating film exposed. The support substrate 151 is made of a substrate such as a silicon substrate or a glass substrate, for example, and typically has a planarized surface. Bonding of the support substrate 151 to the multilayer wiring structure 140 can be performed, for example, in a vacuum or in an inert gas atmosphere. Before this bonding step, the bonding strength can be enhanced by performing plasma irradiation on the surface of the multilayer wiring structure 140 and the surface of the support substrate 151. Alternatively, the surface of the multilayer wiring structure 140 and the surface of the support substrate 151 may be activated by treatment with a chemical solution before the bonding step.

以上の結合工程は、多層配線構造140の表面と支持基板151の表面とを直接結合させるものであるが、この結合は、接着剤を用いてなされてもよい。接着剤としては、例えば、ベンゾシクロブテンを挙げることができ、ベンゾシクロブテンを使用する場合、250℃程度で結合を行うことができる。   Although the above bonding process directly bonds the surface of the multilayer wiring structure 140 to the surface of the support substrate 151, this bonding may be performed using an adhesive. Examples of the adhesive include benzocyclobutene, and when benzocyclobutene is used, bonding can be performed at about 250 ° C.

図5(a)に示す工程では、半導体基板101’の第2面F2’側を処理することによって半導体基板101’を薄化して、処理された第2面F2を有する半導体層101を形成する。薄化は、例えば、研削、研磨、CMP(Chemical Mechanical Polishing)またはエッチングによって実施されうる。半導体層101がシリコン層である場合、半導体層101の厚さは、例えば、2〜10μmの範囲内であることが好ましい。この場合、可視光およびその近傍を含む波長帯域である400〜700nmの波長帯域の光は、その80パーセント以上が半導体層101で吸収される。   In the step shown in FIG. 5A, the semiconductor substrate 101 'is thinned by processing the second surface F2' of the semiconductor substrate 101 'to form the semiconductor layer 101 having the processed second surface F2. . The thinning can be performed by, for example, grinding, polishing, CMP (Chemical Mechanical Polishing) or etching. When the semiconductor layer 101 is a silicon layer, the thickness of the semiconductor layer 101 is preferably in the range of 2 to 10 μm, for example. In this case, the semiconductor layer 101 absorbs 80% or more of light in a wavelength band of 400 to 700 nm which is a wavelength band including visible light and the vicinity thereof.

図5(b)に示す工程では、第2分離領域122、132を形成する。第2分離領域122、132は、半導体基板101の第2面F2を通して半導体層101に少なくとも1回(典型的には複数回)のイオン注入工程を実施することによって形成されうる。第2分離領域122、132は、前述のとおり、第1導電型の不純物領域で構成されうる。第1導電型がp型である場合、一例を挙げると、ボロンを600keV、300keV、100keV、50keVで半導体層101に注入することによって第2分離領域122、132を形成することができる。これにより、第1分離領域121および第2分離領域122からなるペア間分離部120、および、第1分離領域131および第2分離領域132からなるペア内分離部130を形成することができる。いくつかの実施例では、複数回のイオン注入工程のうち一部のイオン注入において、ペア間分離部120とペア内分離部130のうち、ペア間分離部120にのみイオンが注入されうる。   In the process illustrated in FIG. 5B, the second separation regions 122 and 132 are formed. The second isolation regions 122 and 132 can be formed by performing at least one (typically, multiple) ion implantation steps on the semiconductor layer 101 through the second surface F2 of the semiconductor substrate 101. The second isolation regions 122 and 132 may be formed of the first conductivity type impurity region, as described above. When the first conductivity type is p-type, the second isolation regions 122 and 132 can be formed by implanting boron into the semiconductor layer 101 at 600 keV, 300 keV, 100 keV, and 50 keV, for example. As a result, the inter-pair separation portion 120 including the first separation region 121 and the second separation region 122 and the in-pair separation portion 130 including the first separation region 131 and the second separation region 132 can be formed. In some embodiments, ions may be implanted only in the inter-pair separator 120 among the inter-pair separator 120 and the in-pair separator 130 in part of ion implantation among the plurality of ion implantation steps.

ここで、第2分離領域122を形成するためのイオン注入の回数は、第1分離領域121を形成するためのイオン注入の回数よりも少ないことが好ましい。あるいは、第2分離領域122の深さ方向の寸法は、第1分離領域121の深さ方向の寸法よりも小さいことが好ましい。また、第2分離領域132を形成するためのイオン注入の回数は、第1分離領域131を形成するためのイオン注入の回数よりも少ないことが好ましい。あるいは、第2分離領域132の深さ方向の寸法は、第1分離領域131の深さ方向の寸法よりも小さいことが好ましい。これは、第2分離領域122、132および以下の裏面ピニング層107を形成するためのイオン注入によって形成された結晶欠陥を回復するための第2アニール工程における加熱は、第2面F2の近傍に対して選択的に実施されることが好ましいからである。   Here, the number of ion implantations for forming the second separation region 122 is preferably smaller than the number of ion implantations for forming the first separation region 121. Alternatively, the dimension in the depth direction of the second separation region 122 is preferably smaller than the dimension in the depth direction of the first separation region 121. Further, the number of ion implantations for forming the second separation region 132 is preferably smaller than the number of ion implantations for forming the first separation region 131. Alternatively, the dimension in the depth direction of the second separation region 132 is preferably smaller than the dimension in the depth direction of the first separation region 131. This is because heating in the second annealing step for recovering crystal defects formed by ion implantation for forming the second isolation regions 122 and 132 and the back surface pinning layer 107 described below is performed in the vicinity of the second surface F2. This is because selective implementation is preferred.

図6(a)に示す工程では、第2面F2の近傍にイオンを注入することによって裏面ピニング層107を形成する。第1導電型がp型である場合、一例を挙げると、ボロンを10keVで第2面F2を通して半導体層101に注入することによって裏面ピニング層107を形成することができる。その後、第2分離領域122、132および裏面ピニング層107を形成するためのイオン注入によって形成された結晶欠陥を回復するための第2アニール工程を実施する。第2アニール工程には、第1アニール工程とは異なる方法が用いられうる。ここで、第1面F1側には、多層配線構造140が既に形成されているので、配線パターン143が融点に達しないように、第2アニール工程における加熱は、第2面F2の近傍に対して選択的に実施される。   In the step shown in FIG. 6A, the back surface pinning layer 107 is formed by implanting ions in the vicinity of the second surface F2. When the first conductivity type is p-type, the back surface pinning layer 107 can be formed by implanting boron into the semiconductor layer 101 through the second surface F2 at 10 keV, for example. Thereafter, a second annealing step is performed to recover the crystal defects formed by ion implantation for forming the second isolation regions 122 and 132 and the back surface pinning layer 107. For the second annealing step, a method different from the first annealing step may be used. Here, since the multilayer wiring structure 140 is already formed on the first surface F1 side, heating in the second annealing step is performed with respect to the vicinity of the second surface F2 so that the wiring pattern 143 does not reach the melting point. Selectively.

第2アニール工程は、例えば、第2面F2に光を照射する方法で実施されうる。より具体的には、第2アニール工程は、例えば、レーザーアニール法またはフラッシュランプアニール法によって実施されうる。レーザーアニール法を適用した一例では、308nm(XeCl)エキシマレーザを用いて、レーザー光を、100nsec程度の時間、第2面F2に照射する。   The second annealing step may be performed, for example, by a method of irradiating the second surface F2 with light. More specifically, the second annealing step can be performed by, for example, a laser annealing method or a flash lamp annealing method. In one example to which the laser annealing method is applied, laser light is irradiated to the second surface F2 for about 100 nsec using a 308 nm (XeCl) excimer laser.

第2アニール工程は、後述の反射防止膜161の形成後であって遮光膜163の形成前に実施されてもよい。また、この場合、裏面ピニング層107を形成するためのイオン注入も、反射防止膜161の形成後(かつ、第2アニール工程の前)に実施してもよい。反射防止膜161の形成後に裏面ピニング層107を形成するためのイオン注入を実施する場合、反射防止膜161は、イオン注入の際のチャネリングを防止するバッファ層として機能しうる。   The second annealing step may be performed after the formation of the antireflective film 161 described later and before the formation of the light shielding film 163. In this case, ion implantation for forming the back surface pinning layer 107 may also be performed after the formation of the anti-reflection film 161 (and before the second annealing step). When ion implantation for forming the back surface pinning layer 107 is performed after the formation of the antireflective film 161, the antireflective film 161 can function as a buffer layer that prevents channeling at the time of ion implantation.

図6(b)に示す工程では、半導体層101の第2面F2の上に反射防止膜161を形成する。反射防止膜161は、例えば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とで構成されうる。例えば、反射防止膜161は、5nm厚のシリコン酸化膜と50nm厚のシリコン窒化膜との積層、又は、5nm厚のシリコン酸化膜と、50nm厚のシリコン窒化膜と、50nm厚のシリコン酸化膜との積層で構成されうる。なお、反射防止膜161は、これらの例に限定されず、反射防止機能を有するあらゆる構造が採用されうる。   In the step shown in FIG. 6B, the anti-reflection film 161 is formed on the second surface F2 of the semiconductor layer 101. The antireflective film 161 can be made of, for example, a silicon oxide film and a silicon nitride film. For example, the antireflective film 161 is a lamination of a 5 nm thick silicon oxide film and a 50 nm thick silicon nitride film, or a 5 nm thick silicon oxide film, a 50 nm thick silicon nitride film, and a 50 nm thick silicon oxide film Can be composed of a stack of The antireflection film 161 is not limited to these examples, and any structure having an antireflection function may be adopted.

図6(b)に示す工程ではまた、反射防止膜161の上に遮光膜163を形成する。遮光膜163は、例えば、アルミニウムまたはタングステンで形成されうる。なお、遮光膜163は、任意的な構成要素である。   In the step shown in FIG. 6B, the light shielding film 163 is formed on the antireflective film 161 again. The light shielding film 163 may be formed of, for example, aluminum or tungsten. The light shielding film 163 is an optional component.

次いで、図1を参照しながら説明する。図1に示す工程では、遮光膜163および反射防止膜161の上に絶縁膜(平坦化膜)165を形成し、絶縁膜165の上にカラーフィルタ層167を形成し、カラーフィルタ層167の上にマイクロレンズ171を形成する。   Then, it demonstrates, referring FIG. In the process shown in FIG. 1, the insulating film (planarizing film) 165 is formed on the light shielding film 163 and the antireflective film 161, the color filter layer 167 is formed on the insulating film 165, and the color filter layer 167 is formed. The micro lens 171 is formed.

以下、図7−9を参照しながら本発明の第2実施形態の製造方法を説明する。第2実施形態は、薄化された半導体層101を得る方法が第1実施形態と異なる。第2実施形態として言及しない事項は、矛盾しない限り、第1実施形態に従いうる。   Hereinafter, the manufacturing method of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7-9. The second embodiment is different from the first embodiment in the method of obtaining the thinned semiconductor layer 101. Matters not mentioned in the second embodiment can follow the first embodiment as long as no contradiction arises.

まず、図7(a)に示す工程において、SOI(Silicon On Insulator)基板を準備する。SOI基板は、ハンドル基板203の上に埋め込み絶縁層201を有し、埋め込み絶縁層201の上に半導体層101を有する。また、図7(a)に示す工程では、半導体層101の第1面F1を通して半導体層101にイオンを注入することにより半導体層101中に裏面ピニング層107を形成する。裏面ピニング層107は、例えば、埋め込み絶縁層201に接するように形成されうる。なお、SOI基板を製造する際に、半導体層101の中に裏面ピニング層107が形成されてもよい。図7(a)に示す工程ではまた、半導体層101にウエルおよびSTI(Shallow Trench Isolation)などの素子分離を形成し、更に、第1分離領域121、131を形成する。   First, in a step shown in FIG. 7A, an SOI (Silicon On Insulator) substrate is prepared. The SOI substrate has the buried insulating layer 201 on the handle substrate 203 and the semiconductor layer 101 on the buried insulating layer 201. Further, in the step shown in FIG. 7A, the back surface pinning layer 107 is formed in the semiconductor layer 101 by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the first surface F1 of the semiconductor layer 101. The back surface pinning layer 107 can be formed to be in contact with the buried insulating layer 201, for example. Note that the back surface pinning layer 107 may be formed in the semiconductor layer 101 when the SOI substrate is manufactured. In the step shown in FIG. 7A, a well and an element isolation such as STI (Shallow Trench Isolation) are formed in the semiconductor layer 101, and further, first isolation regions 121 and 131 are formed.

図7(b)に示す工程では、半導体層101に電荷蓄積領域103、表面ピニング層105、フローティングディフュージョン106、転送ゲート141などのゲート電極、トランジスタの拡散領域などを形成する。   In the process shown in FIG. 7B, the charge storage region 103, the surface pinning layer 105, the floating diffusion 106, the gate electrode such as the transfer gate 141, the diffusion region of the transistor, and the like are formed in the semiconductor layer 101.

図8(a)に示す工程では、半導体基板101の第1面F1の上に多層配線構造140を形成する。図8(b)に示す工程は、任意的な工程であり、この工程では、多層配線構造140に対して支持基板151を結合する。   In the process shown in FIG. 8A, the multilayer wiring structure 140 is formed on the first surface F1 of the semiconductor substrate 101. The step shown in FIG. 8B is an optional step, and in this step, the support substrate 151 is bonded to the multilayer wiring structure 140.

図9に示す工程では、ハンドル基板203および埋め込み絶縁層201を除去する(即ち、半導体層101が残るようにSOI基板を薄化する)。この工程は、第1実施形態における図5(a)に示す薄化工程に対応する。ハンドル基板203および埋め込み絶縁層201の除去は、例えば、埋め込み絶縁層201をエッチングストップ層として利用してハンドル基板203をエッチングし、その後、埋め込み絶縁層201をエッチングすることによって実施することができる。ここで、埋め込み絶縁層201を反射防止膜161として利用可能な構造としておけば、埋め込み絶縁層201の除去工程および反射防止膜161の形成工程を省略することができる。   In the process shown in FIG. 9, the handle substrate 203 and the buried insulating layer 201 are removed (that is, the SOI substrate is thinned so that the semiconductor layer 101 remains). This process corresponds to the thinning process shown in FIG. 5A in the first embodiment. The removal of the handle substrate 203 and the buried insulating layer 201 can be performed, for example, by etching the handle substrate 203 using the buried insulating layer 201 as an etching stop layer and then etching the buried insulating layer 201. Here, if the embedded insulating layer 201 has a structure that can be used as the antireflective film 161, the process of removing the embedded insulating layer 201 and the process of forming the antireflective film 161 can be omitted.

以降の工程は、第1実施形態における図5(b)、図6(a)、図6(b)、図1に示す工程と同様である。   The subsequent steps are the same as the steps shown in FIGS. 5 (b), 6 (a), 6 (b) and 1 in the first embodiment.

以下、図10を参照しながら本発明の第3実施形態を説明する。第3実施形態として言及しない事項は、矛盾しない限り、第1または第2実施形態に従いうる。第1および第2実施形態では、2つの電荷蓄積領域103からなる電荷蓄積領域ペアに対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられている。第3実施形態では、1つの電荷蓄積領域103に対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられている。電荷蓄積領域103と電荷蓄積領域103との間には、分離部120が配置されていて、ポテンシャルバリアを形成する。分離部120は、第1分離領域121および第2分離領域122を有しうる。第1分離領域121は、第1面F1を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。第2分離領域122は、第2面F2を通して半導体層101にイオンを注入することによって形成されうる。   Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Matters not mentioned in the third embodiment can follow the first or second embodiment as long as no contradiction arises. In the first and second embodiments, one microlens 171 is assigned to a charge storage region pair consisting of two charge storage regions 103. In the third embodiment, one microlens 171 is assigned to one charge storage region 103. A separation unit 120 is disposed between the charge storage region 103 and the charge storage region 103 to form a potential barrier. The separation unit 120 may have a first separation region 121 and a second separation region 122. The first separation region 121 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the first surface F1. The second separation region 122 can be formed by implanting ions into the semiconductor layer 101 through the second surface F2.

第2分離領域122を形成するためのイオン注入の回数は、第1分離領域121を形成するためのイオン注入の回数よりも少ないことが好ましい。あるいは、第2分離領域122の深さ方向の寸法は、第1分離領域121の深さ方向の寸法よりも小さいことが好ましい。   The number of ion implantations for forming the second separation region 122 is preferably smaller than the number of ion implantations for forming the first separation region 121. Alternatively, the dimension in the depth direction of the second separation region 122 is preferably smaller than the dimension in the depth direction of the first separation region 121.

第3実施形態の固体撮像装置およびその製造方法は、第1実施形態における分離部130の代わりに分離部120が配置され、1つの電荷蓄積領域103に対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられる点を除いて第1実施形態と同様である。   In the solid-state imaging device and the method of manufacturing the same according to the third embodiment, the separation unit 120 is disposed instead of the separation unit 130 in the first embodiment, and one microlens 171 is allocated to one charge storage region 103. Except in the first embodiment.

以下、図11を参照しながら本発明の第4実施形態を説明する。第4実施形態として言及しない事項は、矛盾しない限り、第1または第2実施形態に従いうる。   Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Matters not mentioned in the fourth embodiment can follow the first or second embodiment as long as no contradiction arises.

第4実施形態では、2つの電荷蓄積領域103からなる電荷蓄積領域ペアに対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられるように、複数のマイクロレンズ171が配列されている。第4実施形態では、第1分離部120は、接続面IFで相互に接続された第1分離領域121および第2分離領域122を含む。第1分離領域121は、第1面F1と接続面IFとの間に、接続面IFに接触するように配置されている。第2分離領域122は、第2面F2と接続面IFとの間に、接続面IFに接触するように配置されている。ここで、第1分離領域121の接続面IFの側の幅は、第1分離領域121の第1面F1の側の部分の幅よりも大きく、および/または、第2分離領域122の接続面IFの側の幅は、第2分離領域122の第2面F2の側の部分の幅よりも大きい。これにより、リソグラフィー工程におけるアライメント誤差によって第1分離領域121と第2分離領域122とが離れる可能性を低減することができる。   In the fourth embodiment, the plurality of microlenses 171 are arranged such that one microlens 171 is assigned to the charge storage region pair consisting of two charge storage regions 103. In the fourth embodiment, the first separation unit 120 includes a first separation region 121 and a second separation region 122 mutually connected by the connection plane IF. The first separation area 121 is disposed between the first surface F1 and the connection surface IF so as to be in contact with the connection surface IF. The second separation region 122 is disposed between the second surface F2 and the connection surface IF so as to be in contact with the connection surface IF. Here, the width on the connection surface IF side of the first separation region 121 is larger than the width of the portion on the first surface F1 side of the first separation region 121 and / or the connection surface of the second separation region 122 The width at the side of IF is larger than the width of the portion at the side of the second surface F 2 of the second separation region 122. As a result, the possibility of the first separation region 121 and the second separation region 122 being separated due to an alignment error in the lithography process can be reduced.

上記のような第1分離領域121の構造は、第1面F1を通して半導体層101に複数回のイオン注入を実施することによって実現することができる。即ち、第1面F1から遠い位置(深い位置)にイオンを注入する場合には、高いイオン注入エネルギーが必要とされ、これによりイオンが注入される領域が横方向(第1面F1に平行な方向)に広がる。例えば、同じ開口を有するマスクを使って、エネルギーの異なる複数回のイオン注入が実施されうる。同様に、上記のような第2分離領域122の構造は、第2面F2を通して半導体層101に複数回のイオン注入を実施することによって実現することができる。   The structure of the first isolation region 121 as described above can be realized by performing ion implantation multiple times into the semiconductor layer 101 through the first surface F1. That is, when ions are implanted at a position (deep position) far from the first surface F1, high ion implantation energy is required, whereby the region into which the ions are implanted is in the lateral direction (parallel to the first surface F1 Spread in the direction). For example, multiple ion implantations of different energies may be performed using a mask having the same opening. Similarly, the structure of the second isolation region 122 as described above can be realized by performing ion implantation a plurality of times into the semiconductor layer 101 through the second surface F2.

図12には、本発明の第5実施形態が示されている。第5実施形態は、第4実施形態における分離部130の代わりに分離部120が配置され、1つの電荷蓄積領域103に対して1つのマイクロレンズ171が割り当てられる点を除いて第4実施形態と同様である。   A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a separating unit 120 is disposed instead of the separating unit 130 in the fourth embodiment, and one microlens 171 is allocated to one charge storage region 103. It is similar.

以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、A/D変換器、および、該A/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。   Hereinafter, as an application example of the solid-state imaging device according to each of the above-described embodiments, a camera in which the solid-state imaging device is incorporated will be exemplarily described. The concept of a camera includes not only an apparatus whose main purpose is imaging, but also an apparatus (for example, a personal computer or a portable terminal) additionally equipped with an imaging function. The camera includes the solid-state imaging device according to the present invention exemplified as the above embodiment, and a processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device. The processing unit may include, for example, an A / D converter, and a processor that processes digital data output from the A / D converter.

F1:第1面、F2:第2面、101:半導体層、121:第1分離領域、122:第2分離領域、131:第1分離領域、132:第2分離領域、103:電荷蓄積領域 F1: first surface, F2: second surface, 101: semiconductor layer, 121: first separation region, 122: second separation region, 131: first separation region, 132: second separation region, 103: charge storage region

Claims (17)

第1面および第2面を有する半導体層を含む固体撮像装置であって、
前記第1面と前記第2面との間に配置され、電荷を蓄積する複数の電荷蓄積領域を各々が含む複数の電荷蓄積領域ペアと、
電荷を転送するように前記第1面の側に配置された転送ゲートと、
1つのマイクロレンズが前記複数の電荷蓄積領域ペアのうちの1つの電荷蓄積領域ペアに割り当てられるように前記第2面の側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域の間に配置され、前記第面から前記第面に向かって延びた分離領域を含む、第1分離部と、
前記複数の電荷蓄積領域ペアの間に配置され、前記第面から前記第面に向かって連続的に延びた第2分離部と、を含み、
前記第2面からの前記分離領域の深さは、前記第2面からの前記第2分離部の深さよりも小さい、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device comprising a semiconductor layer having a first surface and a second surface, the solid-state imaging device comprising:
A plurality of charge storage region pairs each disposed between the first surface and the second surface and including a plurality of charge storage regions for storing charge;
A transfer gate disposed on the side of the first surface to transfer charges;
A plurality of microlenses arranged on the side of the second surface such that one microlens is assigned to one charge storage region pair of the plurality of charge storage region pairs;
A first separation unit disposed between the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair, and including a separation region extending from the second surface toward the first surface;
And a second separation portion disposed between the plurality of charge storage region pairs and continuously extending from the second surface to the first surface,
The depth of the separation region from the second surface is smaller than the depth of the second separation portion from the second surface,
A solid-state imaging device characterized by
第1面および第2面を有する半導体層を含む固体撮像装置であって、
前記第1面と前記第2面との間に配置され、電荷を蓄積する複数の電荷蓄積領域を各々が含む複数の電荷蓄積領域ペアと、
電荷を転送するように前記第1面の側に配置された転送ゲートと、
1つのマイクロレンズが前記複数の電荷蓄積領域ペアのうちの1つの電荷蓄積領域ペアに割り当てられるように前記第2面の側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域の間に配置され、前記第1面から前記第2面に向かって延びた分離領域を含む、第1分離部と、
前記複数の電荷蓄積領域ペアの間に配置され、前記第1面から前記第2面に向かって連続的に延びた第2分離部と、を含み、
前記第1面からの前記分離領域の深さは、前記第1面からの前記第2分離部の深さよりも小さい、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device comprising a semiconductor layer having a first surface and a second surface, the solid-state imaging device comprising:
A plurality of charge storage region pairs each disposed between the first surface and the second surface and including a plurality of charge storage regions for storing charge;
A transfer gate disposed on the side of the first surface to transfer charges;
A plurality of microlenses arranged on the side of the second surface such that one microlens is assigned to one charge storage region pair of the plurality of charge storage region pairs;
A first separation unit disposed between the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair, and including a separation region extending from the first surface toward the second surface;
And a second separation portion disposed between the plurality of charge storage region pairs and continuously extending from the first surface to the second surface,
The depth of the separation region from the first surface is smaller than the depth of the second separation portion from the first surface,
A solid-state imaging device characterized by
前記第1分離部の不純物濃度は、前記第2分離部の不純物濃度より小さい、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。
The impurity concentration of the first separation unit is smaller than the impurity concentration of the second separation unit,
The solid-state imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記第1分離部の幅は、前記第2分離部の幅より小さい、
ことを特徴する請求項1または2に記載の固体撮像装置。
The width of the first separation part is smaller than the width of the second separation part,
The solid-state imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域は、第1電荷蓄積領域と第2電荷蓄積領域とを含み、前記転送ゲートは、前記第1電荷蓄積領域の電荷を転送する第1転送ゲートと、前記第2電荷蓄積領域の電荷を転送する第2転送ゲートとを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair include a first charge storage region and a second charge storage region, and the transfer gate transfers the charge of the first charge storage region. A gate, and a second transfer gate transferring the charge of the second charge storage region,
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記第1分離部および前記第2分離部の各々は、第1導電型の半導体領域を含み、前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域は、第2導電型の半導体領域を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Each of the first isolation portion and the second isolation portion includes a semiconductor region of a first conductivity type, and the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair includes a semiconductor region of a second conductivity type. ,
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記転送ゲートは、第2導電型の半導体領域に電荷を転送する、
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
The transfer gate transfers charge to the semiconductor region of the second conductivity type.
The solid-state imaging device according to claim 6,
前記第2面と前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域との間に配置された第1導電型の第1半導体領域を更に含む、
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の固体撮像装置。
The semiconductor device further includes a first semiconductor region of a first conductivity type disposed between the second surface and the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair.
The solid-state imaging device according to claim 6 or 7, characterized in that
前記第1半導体領域と前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域との間に配置された第2導電型の第2半導体領域を更に含む、
ことを特徴とする請求項8に記載の固体撮像装置。
And a second semiconductor region of a second conductivity type disposed between the first semiconductor region and the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair.
The solid-state imaging device according to claim 8,
前記第1面と前記1つの電荷蓄積領域ペアの前記複数の電荷蓄積領域との間に配置された第1導電型の第3半導体領域を更に含む、
ことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置。
The semiconductor device further includes a third semiconductor region of the first conductivity type disposed between the first surface and the plurality of charge storage regions of the one charge storage region pair.
The solid-state imaging device according to claim 9, characterized in that:
前記半導体層の上に配置され、前記第1半導体領域に接触した膜を更に含む、
ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
Further comprising a film disposed on the semiconductor layer and in contact with the first semiconductor region;
The solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 10, wherein
前記複数のマイクロレンズと前記半導体層との間に配置された第1膜と、前記複数のマイクロレンズと前記第1膜との間に配置された第2膜と、前記第1膜と前記第2膜との間に配置された遮光膜と、を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
A first film disposed between the plurality of microlenses and the semiconductor layer, a second film disposed between the plurality of microlenses and the first film, the first film, and the first film. And a light shielding film disposed between the two films.
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that:
前記第2分離部は、前記第1面と前記第2面との間に配置された第1分離領域と、前記第1分離領域と前記第1面との間に配置された第2分離領域と、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The second separation portion may be a first separation region disposed between the first surface and the second surface, and a second separation region disposed between the first separation region and the first surface. And including
The solid-state imaging device according to claim 1,
前記第1分離領域の幅は、前記第1面の側が前記第2面の側より大きく、および/または、
前記第2分離領域の幅は、前記第2面の側が前記第1面の側より大きい、
ことを特徴とする請求項13に記載の固体撮像装置。
The width of the first separation area is such that the side of the first surface is larger than the side of the second surface, and / or
The width of the second separation area is such that the side of the second surface is larger than the side of the first surface,
The solid-state imaging device according to claim 13, characterized in that:
前記分離領域は、前記第1面と前記第2面との間に配置され、前記第1分離部は、前記分離領域と前記第1面との間に配置された第3分離領域を含む、
ことを特徴とする請求項13または14に記載の固体撮像装置。
The separation region is disposed between the first surface and the second surface, and the first separation portion includes a third separation region disposed between the separation region and the first surface.
The solid-state imaging device according to claim 13 or 14, characterized in that
前記第1面からの前記第3分離領域の深さは、前記第2面からの前記分離領域の深さより大きい、
ことを特徴とする請求項15に記載の固体撮像装置。
The depth of the third separation region from the first surface is greater than the depth of the separation region from the second surface,
The solid-state imaging device according to claim 15, characterized in that:
請求項1乃至16のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、を備え、
前記信号を用いて位相差検出法による焦点検出を行う、
ことを特徴とするカメラ。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 16,
A processing unit that processes a signal from the solid-state imaging device;
Focus detection by phase difference detection method using the signal
A camera characterized by
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