JP7097137B1 - 光検出装置 - Google Patents
光検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7097137B1 JP7097137B1 JP2022517402A JP2022517402A JP7097137B1 JP 7097137 B1 JP7097137 B1 JP 7097137B1 JP 2022517402 A JP2022517402 A JP 2022517402A JP 2022517402 A JP2022517402 A JP 2022517402A JP 7097137 B1 JP7097137 B1 JP 7097137B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- type
- photodetector
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 65
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 6
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 19
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 112
- 239000010408 film Substances 0.000 description 33
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 27
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 22
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- -1 Hydrogen ions Chemical class 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 3
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- DFXZOVNXZVSTLY-UHFFFAOYSA-N [Si+4].[GeH3+]=O Chemical compound [Si+4].[GeH3+]=O DFXZOVNXZVSTLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N arsenic(5+) Chemical compound [As+5] HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14689—MOS based technologies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
Abstract
Description
しかし、この場合、シリコン固有のバンドギャップ(Eg≒1.12eV)のため1μm程度より短い波長(λ)の光子しか検出出来ない。1μm以上の波長を有する赤外線の光子を検出するためには、シリコンよりもバンドギャップの狭い半導体を検出素子として用いる必要がある。このため、一般に1μm以上の波長の赤外線の光子を検出するためにはインジウムガリウムヒ素(InGaAs)やゲルマニウム(Ge)が用いられている。
また、InGaAsは単結晶としては製造できず、一般にInP基板上に金属有機物化学気相反応(MOCVD)によるエピタキシャル成長によって形成される。
そのため、基板作製コストが高額になるという欠点がある。
さらに、結晶品質を十分に高くすることが困難である。
後者のGeでは、アバランシェ領域をGe内に形成しなければならず、Geはバンドキャップが上述したように狭いことから容易に熱的に励起されたキャリアが発生し、そのキャリアによってアバランシェ増幅が起き、光がない“暗い”場合でも“光子”計数してしまう。これは暗計数率(ダークカウントレート:DCR)と呼ばれ、DCRが高くなるという問題があった。
また、光検出装置を長距離被写体検知システム(Laser Imaging Detection and Ranging:LiDAR)として使用する場合等には、2次元的な距離情報が必要となり、複数のSPADをアレイ状に配列して配置しなければならない。しかし、InGaAsやGeを用いた検出装置の場合、複数のSPADを同一チップ内にアレイ状に配列することが困難であった。
非特許文献2には、Ge吸収層とSi増倍層で構成され、pドープSi電荷層で分離されて構成される増倍アバランシェフォトダイオード(SACM-APD)が開示されている。
しかし、非特許文献1,2に開示されているSPADは単一ダイオードの構造であって複数のダイオードをアレイ状に配列する構成ではなく、また、SPADを駆動する回路が同一基板上に形成されてはいない。
非特許文献4には、0°および6°オフカットシリコン(001)上にゲルマニウム(Ge)をエピタキシャル成長させ、その特性評価結果を開示している。
非特許文献5には、2段階プロセスを使用してシリコン(100)上にゲルマニウム(Ge)薄膜をエピタキシャル成長させることが開示されている。
さらに、アレイ状に配列された複数のSPADを駆動するシリコンベースのCMOSトランジスタ回路を同一基板上に配列して載置出来る光検出装置とその製造方法とを提供することもその目的とする。
薄膜化されたP型シリコン(Si)にはイオン注入により赤外線を検出するアレイ状に配列された複数のSPADと、このSPADを駆動し検出した信号を増幅・処理するCMOSトランジスタ回路とが形成される。
該P型シリコン(Si)のアバランシェダイオード部では、ボロン等のIII族不純物によるイオン注入でドープされたAPD Pウエル層、リン等のV族不純物によるイオン注入でドープされたAPD Nウエル層、APD Nウエル層にはコンタクト抵抗を十分に下げるためヒ素等のV族不純物で高濃度にドープされたN+拡散層が形成されている。また該N+拡散層周辺にはエッジブレークダウンを回避するNWガードリング層がイオン注入により設置されている。
加えて、本発明の光検出装置の製造方法はほぼ通常のCMOSロジックプロセスに準じており、製造の容易性及びコスト低減が担保される。
本発明の光検出装置10では、同一シリコンチップ1上に複数の単一光子検出ダイオード(SPAD)のピクセル2がアレイ状に配列され、その周辺にはこれらのピクセル2を駆動するRow(行)制御回路4-1、Column(列)制御回路4-2、及び信号処理回路4-3などで構成されるCMOSトランジスタ回路4が形成される。
各ピクセル2間及びピクセル2とRow制御回路4-1及びColumn制御回路4-2との間は金属配線3で結ばれている。
本光検出装置は、P型にドープされたP型ゲルマニウムエピタキシャル層102がP型にドープされたシリコン基板101とP型薄膜シリコン層103とでサンドウィッチされたウエハをウエハプロセスの原材料として用い、イオン注入及び熱処理を行う事で赤外線単一光子を検出するフォトダイオード(SPAD)202とフォトダイオード202からの信号を増幅し処理するCMOSトランジスタ回路201を構成している。
なお、図2にはCMOSトランジスタ回路201及びフォトダイオード(SPAD)202は単位個数しか例示されていないが、実際の光検出装置では、図1に示すように、アレイ状に配列された複数のSPAD202と、複数のCMOSトランジスタ回路201を組み合わせたSPAD202の駆動用のCMOSトランジスタ回路が構成される。
さらにフォトダイオード202内の素子、CMOSトランジスタ回路201内の素子、及びフォトダイオード202とCMOSトランジスタ回路201間の配線を既存のプロセス製造技術により形成することで、信号増幅できる増幅器や信号の処理ができるCMOSトランジスタ回路201を包含した一体型の赤外線単一光子検出可能な光検出装置が実現される。
またP型薄膜シリコン層103は水素イオン注入を用いたスマートカット技術により薄くかつ均一な膜厚として実現される。
このAPD Nウエル層106と電気的に接続し十分に低い抵抗値で金属配線3とコンタクトを取るために、P型薄膜シリコン層103の表面から0.2μmの深さで濃度1×1019cm-3乃至1×1021cm-3のN+拡散層108が形成されている。このN+拡散層108はのちに述べるCMOSトランジスタ回路201部に用いるN+拡散層108と同時に形成しても良い。
また各フォトダイオード202の周辺には、電気的分離を行うためにSTI(Shallow Trench Isolation)層104が配備されている。
図2の110および111はそれぞれNチャネルトランジスタが構成されるPウエル層、Pチャネルトランジスタが構成されるNウエル層である。各ウエル層内にはソースドレインを構成する高濃度の拡散層であるN+拡散層108、及びP+拡散層109が配置されている。
N+拡散層108及びP+拡散層109はまたウエル層110、111と低抵抗で接続をするウエルコンタクトとなっている。MOSFETのゲート電極は112であり、トランジスタの各電極は電極プラグ114により電気的に接続され、メタル配線115により光検出装置の回路構成がなされる。
まず、図3(a)に示すように、既存のボロン等III族不純物が濃度1×1015cm-3乃至1×1019cm-3、望ましくは1×1018cm-3でドープされたP型シリコン基板301にP型ゲルマニウムエピタキシャル層302をエピタキシャル成長により形成する。
この時、P型ゲルマニウムエピタキシャル層302のキャリア濃度は1×1015cm-3乃至1×1016cm-3、望ましくは7×1015cm-3であり、厚さは4μm乃至7μm、望ましくは5.5μmである。
さらにP型シリコン層303側の表面平坦化のため化学機械研磨(CMP)を施し、表面のダメージを取り除くためのウエットエッチングを行い、赤外線単一光子検出可能な光検出装置のウエハプロセスの原材料となるウエハが図3(e)に示すように完成する。
前記ゲルマニウム402をシリコン401、403で挟んだウエハをスターティングマテリアルとする。このウエハをRCA等の洗浄をした後、熱酸化により10乃至30nmのパッド酸化膜404を成長させる。さらに100乃至200nm程度の窒化シリコン膜405を減圧CVD法により堆積させる。その後、既存のフォトリソグラフィ技術とフォトレジスト406をマスクとしたエッチングにより窒化シリコン膜405およびパッド酸化膜404をパターニングすることで図4(a)の構造が得られる。
シリサイドが形成して欲しくない領域とは本発明では具体的にAPD部分であるが、APD部分であっても後のコンタクトが形成される部分にはシリサイドが形成されるように図4(o)の構造とする。
P型ゲルマニウムエピタキシャル層102は5μm程度と薄く、その下のP型シリコン基板101はチップの機械的強度確保のため最低200μm以上の厚さが必要である。可視光遮光フィルタを裏面に設けなくても、この厚いP型シリコン基板が可視光を吸収し、P型ゲルマニウムエピタキシャル層102に形成されている空乏層には届かない。
2 ピクセル
3 金属配線
4,201 CMOSトランジスタ回路
4-1 Row制御回路
4-2 Column制御回路
4-3 信号処理回路
10 光検出装置
101,301 P型シリコン基板
102,302 P型ゲルマニウムエピタキシャル層
103 P型薄膜シリコン層
104 STI層
105,409 APD Pウエル層
106,410 APD Nウエル層
107,411 ガードリングNウエル層
108,419 N+拡散層
109,420 P+拡散層
110,111 ウエル層
112,415 ゲート電極
114 電極プラグ
115 メタル配線
120 可視光遮光フィルタ
202 フォトダイオード
303 P型シリコン基板、P型シリコン層
401 シリコン
402 ゲルマニウム
403 シリコン膜
404 パッド酸化膜
405 窒化シリコン膜
406 フォトレジスト
407 STI酸化膜
408 犠牲酸化膜
412 Logic Pウエル層
413 Logic Nウエル層
414 ゲート酸化膜
416 n-部
417 p-部
418 サイドウォールスペーサ
422 酸化シリコン膜
423 層間絶縁膜
424 タングステンプラグ
425 配線層
Claims (4)
- 対象物からの入射光を検出する光検出装置において、
(i)P型シリコン(Si)基板と、
(ii)前記P型シリコン(Si)基板の表面となる第1面にエピタキシャル成長により形成したP型ゲルマニウム(Ge)層と、
(iii)前記P型ゲルマニウム(Ge)層上に形成したP型薄膜シリコン(Si)層と、を含み、
(iv)前記P型薄膜シリコン(Si)層はシャロートレンチアイソレーション(STI:Shallow Trench Isolation)により第1の領域と第2の領域とに区画され、前記第1の領域にはアレイ状に配列された複数の単一光子検出ダイオード(SPAD)が、前記第2の領域には前記SPADを駆動するCMOSトランジスタ回路が形成されてなる光検出装置。 - 前記P型薄膜シリコン(Si)層が、表面活性化接合技術と水素イオン注入によるスマートカット技術とにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の光検出装置。
- 前記P型薄膜シリコン(Si)層が、前記P型ゲルマニウム(Ge)層上にシリコン(Si)のエピタキシャル成長により薄膜化されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の光検出装置。
- 前記P型シリコン(Si)基板の裏面となる第2面からの前記入射光を受光するよう構成してなる請求項1乃至3のいずれかに記載の光検出装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/011878 WO2023175762A1 (ja) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 光検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7097137B1 true JP7097137B1 (ja) | 2022-07-07 |
JPWO2023175762A1 JPWO2023175762A1 (ja) | 2023-09-21 |
Family
ID=82320508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022517402A Active JP7097137B1 (ja) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 光検出装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240145519A1 (ja) |
JP (1) | JP7097137B1 (ja) |
CN (1) | CN117083724A (ja) |
TW (1) | TWI813464B (ja) |
WO (1) | WO2023175762A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004027879A2 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Quantum Semiconductor Llc | Light-sensing device |
US20180358488A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Photodiode device and manufacturing method thereof |
JP2019533302A (ja) * | 2016-08-31 | 2019-11-14 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | 接合インターフェースの電荷輸送で構成される電磁吸収放射線検出器 |
JP2020510308A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-02 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | ウェハ接合に基づく電磁吸収放射線検出器 |
JP2021027358A (ja) * | 2019-08-01 | 2021-02-22 | ダブリュアンドダブリュセンス デバイシーズ, インコーポレイテッドW&Wsens Devices, Inc. | マイクロストラクチャ向上型吸収感光装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060157806A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-20 | Omnivision Technologies, Inc. | Multilayered semiconductor susbtrate and image sensor formed thereon for improved infrared response |
JP2021150359A (ja) | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 光検出素子、光検出システム、ライダー装置、および移動体 |
-
2022
- 2022-03-16 JP JP2022517402A patent/JP7097137B1/ja active Active
- 2022-03-16 CN CN202280003572.8A patent/CN117083724A/zh active Pending
- 2022-03-16 US US17/918,111 patent/US20240145519A1/en active Pending
- 2022-03-16 WO PCT/JP2022/011878 patent/WO2023175762A1/ja active Application Filing
- 2022-10-07 TW TW111138124A patent/TWI813464B/zh active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004027879A2 (en) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Quantum Semiconductor Llc | Light-sensing device |
JP2019533302A (ja) * | 2016-08-31 | 2019-11-14 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | 接合インターフェースの電荷輸送で構成される電磁吸収放射線検出器 |
JP2020510308A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-02 | ジーレイ スイッツァーランド エスアー | ウェハ接合に基づく電磁吸収放射線検出器 |
US20180358488A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Photodiode device and manufacturing method thereof |
JP2021027358A (ja) * | 2019-08-01 | 2021-02-22 | ダブリュアンドダブリュセンス デバイシーズ, インコーポレイテッドW&Wsens Devices, Inc. | マイクロストラクチャ向上型吸収感光装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202339296A (zh) | 2023-10-01 |
JPWO2023175762A1 (ja) | 2023-09-21 |
CN117083724A (zh) | 2023-11-17 |
US20240145519A1 (en) | 2024-05-02 |
WO2023175762A1 (ja) | 2023-09-21 |
TWI813464B (zh) | 2023-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5569153B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
US7999292B2 (en) | Image sensor and manufacturing method thereof | |
US10115751B2 (en) | Semiconductor device | |
KR100781905B1 (ko) | 헤테로 정션 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서및 그 제조 방법 | |
KR101680899B1 (ko) | 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 | |
JP6302216B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
TW200901456A (en) | Methods, structures and sytems for an image sensor device for improving quantum efficiency of red pixels | |
JP2002043557A (ja) | 固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法 | |
JP5546222B2 (ja) | 固体撮像装置及び製造方法 | |
JP4671981B2 (ja) | 光半導体装置 | |
JP2015144248A (ja) | 半導体装置、及びその製造方法 | |
TWI548074B (zh) | 影像感測元件及其形成方法 | |
CN105575986A (zh) | 固态摄像装置及固态摄像装置的制造方法 | |
US6566722B1 (en) | Photo sensor in a photo diode on a semiconductor wafer | |
US20090261441A1 (en) | Optical semiconductor device | |
KR102279835B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
JP7097137B1 (ja) | 光検出装置 | |
US9318630B2 (en) | Pixel with raised photodiode structure | |
JP6122649B2 (ja) | 浅い接合を有する紫外線受光素子 | |
US11973093B2 (en) | Visible-to-longwave infrared single photon avalanche photodetector on silicon | |
US8878266B2 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
CN107425027B (zh) | 半导体装置以及半导体装置的制造方法 | |
CN114613795B (zh) | 用于红外图像传感器的新型像素结构及制作方法 | |
US10157950B2 (en) | Pixel with spacer layer covering photodiode | |
US20150084152A1 (en) | Photodiode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220317 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20220317 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220531 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220620 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7097137 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |