JPH08139174A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH08139174A
JPH08139174A JP6272440A JP27244094A JPH08139174A JP H08139174 A JPH08139174 A JP H08139174A JP 6272440 A JP6272440 A JP 6272440A JP 27244094 A JP27244094 A JP 27244094A JP H08139174 A JPH08139174 A JP H08139174A
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JP
Japan
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layer
element region
semiconductor
semiconductor device
substrate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6272440A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Ebe
広治 江部
Satoshi Murakami
聡 村上
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08139174A publication Critical patent/JPH08139174A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To suppress generation of a crack due to difference between coefficients of thermal expansion even in the case where a semiconductor layer on a substrate is of different kind from that of the substrate, with regard to semiconductor devices wherein different kinds of semiconductor layers formed on the semiconductor substrate are separated into a plurality of device region layers by grooves. CONSTITUTION: This device comprises a plurality of device region layers 22 consisting of semiconductor layers formed on a substrate 21, grooves 23 formed in regions between adjacent device region layers 22, and connecting parts 24 for connecting the adjacent device regions 22 with partial regions, and a plurality of connecting parts 24 are arranged such that they are bent at one or more positions or they are interrupted by the grooves 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、より
詳しくは、半導体基板上に形成された異種の半導体層が
溝によって複数の素子領域層に分離されている半導体装
置に関する。近年の半導体集積回路装置や光デバイスで
は、低コスト化や高集積度化が要求されている。このた
め、半導体基板上に異種半導体層を積層することが必要
な場合も多くなってきている。この場合、半導体基板と
異種の半導体層とは熱膨張係数が異なる場合が多く、半
導体層へのクラック等の発生に対する対策がたてられる
ことが望まれている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a heterogeneous semiconductor layer formed on a semiconductor substrate is separated into a plurality of element region layers by grooves. In recent years, semiconductor integrated circuit devices and optical devices are required to be low in cost and highly integrated. Therefore, it is often necessary to stack different kinds of semiconductor layers on the semiconductor substrate. In this case, the semiconductor substrate and the different semiconductor layer often have different coefficients of thermal expansion, and it is desired to take measures against the occurrence of cracks or the like in the semiconductor layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6(b),(c)は従来例に係る赤外
線検知素子の断面図、図6(a)は半導体基板上に形成
された複数の素子領域層を示す平面図である。図6
(b),(c)の素子領域層の断面図はそれぞれ図6
(a)のA−A線及びB−B線断面図に相当する。
2. Description of the Related Art FIGS. 6 (b) and 6 (c) are sectional views of an infrared detecting element according to a conventional example, and FIG. 6 (a) is a plan view showing a plurality of element region layers formed on a semiconductor substrate. . Figure 6
The cross-sectional views of the element region layers of (b) and (c) are shown in FIG.
This corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA and the line BB in (a).

【0003】シリコン基板1上にHgCdTe層からな
る複数の素子領域層2が形成されている。そして、光照
射により発生したキャリアの隣接素子領域層への拡散を
阻止するため、隣接する素子領域層2は溝3により分離
されている。この場合、隣接する素子領域層2間の一部
領域は素子領域層2の共通電極の連結部4としてHgC
dTe膜をそのまま残しておく。
A plurality of element region layers 2 made of HgCdTe layers are formed on a silicon substrate 1. Then, in order to prevent diffusion of carriers generated by light irradiation to the adjacent element region layer, the adjacent element region layer 2 is separated by the groove 3. In this case, a partial region between the adjacent element region layers 2 is formed of HgC as the connecting portion 4 of the common electrode of the element region layer 2.
The dTe film is left as it is.

【0004】図6(a)に示すように、溝3は正方形状
或いは長方形状の素子領域層2の辺に相当する部分に形
成され、連結部4は各素子領域層2の辺の中央部に設け
られている。このため、素子領域層2及び連結部4が屈
曲せず一直線に連続する連続領域が素子領域層2の中央
部を横切る直線に沿って存在する。更に、図6(b)に
示すように、素子領域層2はp型層2aと、p型層2a
の上部表層の内側領域にn型領域層2bが形成されてい
る。また、素子領域層2を覆って保護絶縁膜5が形成さ
れ、保護絶縁膜5の開口5aを介して引出し電極6がn
型領域層2bと接続されている。
As shown in FIG. 6A, the groove 3 is formed in a portion corresponding to the side of the element region layer 2 having a square shape or a rectangular shape, and the connecting portion 4 is a central portion of the side of each element region layer 2. It is provided in. Therefore, a continuous region where the element region layer 2 and the connecting portion 4 are not bent and are continuous in a straight line exists along a straight line that crosses the central portion of the element region layer 2. Further, as shown in FIG. 6B, the element region layer 2 includes a p-type layer 2a and a p-type layer 2a.
An n-type region layer 2b is formed in the inner region of the upper surface layer. Further, the protective insulating film 5 is formed so as to cover the element region layer 2, and the extraction electrode 6 is n-typed through the opening 5 a of the protective insulating film 5.
It is connected to the mold region layer 2b.

【0005】更に、図6(c)に示すように、各素子領
域層2の周辺部のp型層2aを共通電極として連結部4
により全ての素子領域層2は互いに電気的に接続され
て、チップ周辺のシリコン基板1上に形成された共通の
p型引出し層7に接続されている。p型引出し層7には
信号処理回路に接続するための引出し電極8が形成され
ている。
Further, as shown in FIG. 6C, the connecting portion 4 is formed by using the p-type layer 2a in the peripheral portion of each element region layer 2 as a common electrode.
Thus, all the element region layers 2 are electrically connected to each other, and are connected to the common p-type extraction layer 7 formed on the silicon substrate 1 around the chip. The p-type lead layer 7 is formed with a lead electrode 8 for connecting to a signal processing circuit.

【0006】また、素子領域層2に照射される受光光の
位置及び強度を検出し、信号処理するため、素子領域層
2上には引出し電極6,8を介してCCD等信号処理回
路の形成された半導体チップ9がアップサイドダウンで
積層される。
Further, a signal processing circuit such as a CCD is formed on the element region layer 2 through the extraction electrodes 6 and 8 in order to detect the position and intensity of the received light applied to the element region layer 2 and perform signal processing. The semiconductor chips 9 thus formed are stacked upside down.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
赤外線検出装置は、使用時に、感度を向上すべく暗電流
を抑制するため、液体窒素温度(77K)程度に冷却さ
れ、不使用時に常温に保持される。このような温度サイ
クルが加えられると、シリコン基板1とHgCdTe層
2とは熱膨張係数が異なるため、一直線に連続するHg
CdTe層2の連続領域にクラックが発生する場合があ
る。
However, the above infrared detector is cooled to the liquid nitrogen temperature (77K) in order to suppress the dark current in order to improve the sensitivity during use, and is kept at room temperature when not in use. To be done. When such a temperature cycle is applied, since the silicon substrate 1 and the HgCdTe layer 2 have different thermal expansion coefficients, the HgCdTe layer 2 that is continuous in a straight line
A crack may occur in the continuous region of the CdTe layer 2.

【0008】このため、入出力端子間の抵抗が増加して
十分な光電流が得られなくなったり、光電流が全く検出
されなくなったりするという問題がある。本発明は、上
記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、基
板上の半導体層が基板と異なる種類の場合でも、熱膨張
係数の違いによるクラックの発生を抑制することができ
る半導体装置を提供することを目的とするものである。
Therefore, there is a problem in that the resistance between the input and output terminals increases and a sufficient photocurrent cannot be obtained, or the photocurrent cannot be detected at all. The present invention was created in view of the problems of the above-mentioned conventional example, and even when the semiconductor layer on the substrate is of a type different from the substrate, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion coefficient. It is an object to provide a semiconductor device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、基
板上に形成された半導体層からなる複数の素子領域層
と、隣接する前記素子領域層の間の領域に形成された分
離溝と、隣接する前記素子領域層を一部領域で互いに連
結する連結部とを有し、複数の前記連結部の並びは1箇
所以上で屈曲し、又は前記溝により途中で途切れている
ことを特徴とする半導体装置によって達成され、第2
に、前記連結部は、前記半導体層により前記素子領域層
と一体的に形成されていることを特徴とする第1の発明
に記載の半導体装置によって達成され、第3に、前記連
結部は、多結晶半導体層により形成されていることを特
徴とする第1の発明に記載の半導体装置によって達成さ
れ、第4に、複数の前記連結部の並びは隣接する前記連
結部間の長さで屈曲せずにかつ前記溝により途切れずに
連続し、又は2つの前記素子領域層と1つの前記連結部
を含む長さ以下で前記溝により途切れずに連続している
ことを特徴とする第1乃至第3の発明のいずれかに記載
の半導体装置によって達成され、第5に、前記連結部に
より複数の前記素子領域層が電気的に接続されているこ
とを特徴とする第1乃至第4の発明のいずれかに記載の
半導体装置によって達成され、第6に、複数の前記素子
領域層はそれぞれP型導電層及びN型導電層を有し、前
記連結部により複数の前記素子領域層の前記P型導電層
及び前記N型導電層のいずれか一方が電気的に接続され
ていることを特徴とする第5の発明に記載の半導体装置
によって達成され、第7に、前記半導体層は水銀−カド
ミウム−テルルからなる化合物半導体層であることを特
徴とする第6の発明に記載の半導体装置によって達成さ
れ、第8に、前記素子領域層上に電極を介して信号処理
回路が形成された第1の半導体基板が積層されているこ
とを特徴とする第7の発明に記載の半導体装置によって
達成され、第9に、前記基板は高抵抗の第2の半導体基
板であることを特徴とする第1乃至第8の発明のいずれ
かに記載の半導体装置によって達成され、第10に、前
記基板はP型又はN型の導電型の第3の半導体基板であ
り、前記第3の半導体基板に電界効果トランジスタのソ
ース/ドレイン領域層が形成され、かつ前記ソース/ド
レイン領域層は前記第3の半導体基板に形成された導電
型領域層により前記素子領域層の前記P型導電層及び前
記N型導電層のいずれか一方と接続されていることを特
徴とする第6又は第7の発明に記載の半導体装置によっ
て達成され、第11に、前記第2の又は前記第3の半導
体基板はシリコン基板であることを特徴とする第9又は
第10の発明に記載の半導体装置によって達成される。
The above-mentioned problems are as follows. First, a plurality of element region layers made of semiconductor layers formed on a substrate and isolation trenches formed in a region between adjacent element region layers. And a connecting portion that connects the adjacent element region layers to each other in a partial region, and the arrangement of the plurality of connecting portions is bent at one or more places, or is interrupted halfway by the groove. Achieved by the semiconductor device,
In the semiconductor device according to the first invention, the connecting portion is integrally formed with the element region layer by the semiconductor layer. Thirdly, the connecting portion is A fourth aspect of the present invention is achieved by the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, which is formed of a polycrystalline semiconductor layer, and fourthly, the arrangement of the plurality of connecting portions is bent at a length between the adjacent connecting portions. No, and is continuous without interruption due to the groove, or is continuous without interruption due to the groove within a length including the two element region layers and one of the connecting portions. The present invention is achieved by the semiconductor device according to any one of the third inventions, and fifthly, the plurality of element region layers are electrically connected by the connecting portion. According to the semiconductor device described in And sixth, the plurality of device region layers each have a P-type conductive layer and an N-type conductive layer, and the connection portion connects the P-type conductive layer and the N-type conductive layer of the plurality of device region layers. One of the above is electrically connected to the semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention. Seventh, the semiconductor layer is a compound semiconductor layer made of mercury-cadmium-tellurium. An eighth aspect of the present invention is achieved by the semiconductor device according to the sixth aspect of the present invention, and eighthly, a first semiconductor substrate having a signal processing circuit formed thereon is laminated on the element region layer via an electrode. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, and ninthly, the substrate is a high-resistance second semiconductor substrate. Achieved by the described semiconductor device Tenth, the substrate is a P-type or N-type conductivity type third semiconductor substrate, and the source / drain region layer of the field effect transistor is formed on the third semiconductor substrate, and the source / drain region layer is formed. The drain region layer is connected to one of the P-type conductive layer and the N-type conductive layer of the element region layer by a conductive-type region layer formed on the third semiconductor substrate. A sixth or seventh aspect of the present invention, which is achieved by the semiconductor device according to the sixth or seventh aspect, and eleventh, wherein the second or third semiconductor substrate is a silicon substrate. Achieved by semiconductor devices.

【0010】[0010]

【作用】本発明の半導体装置においては、隣接する素子
領域層の間の領域に形成された溝と、隣接する素子領域
層の間を連結する連結部とを有し、複数の連結部の並び
は1箇所以上で屈曲し、又は溝により途中で途切れてい
る。従って、素子領域層及び連結部が一直線上で連続す
る連続領域の長さが制限されるため、熱膨張係数の違い
による歪みの発生領域が制限され、かつ歪みの増大が抑
制される。
According to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device has a groove formed in a region between adjacent element region layers and a connecting portion connecting between the adjacent element region layers. Is bent at one or more places, or is interrupted by a groove. Therefore, since the length of the continuous region where the element region layer and the connecting portion are continuous on a straight line is limited, the region where strain is generated due to the difference in thermal expansion coefficient is limited, and the increase in strain is suppressed.

【0011】このため、連続領域の長さを歪みによるク
ラックが発生しない程度の長さ以下、例えば隣接する連
結部間の長さ、又は2つの素子領域層と1つの連結部を
含む長さ以下にすることにより、半導体層へのクラック
の発生を効果的に抑制することが可能である。
For this reason, the length of the continuous region is less than the length at which cracks due to strain do not occur, for example, the length between adjacent connecting portions or the length including two element region layers and one connecting portion. By so doing, it is possible to effectively suppress the occurrence of cracks in the semiconductor layer.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

(1)本発明の第1の実施例に係る赤外線検出装置の説
明 図1(b),(c)は本発明の第1の実施例に係る赤外
線検出装置を示す断面図、図1(a)は半導体基板上に
形成され、分離溝により分離された素子領域層を示す平
面図である。なお、図1(b),(c)の素子領域層の
断面図はそれぞれ図1(a)のC−C線及びD−D線断
面図に相当する。
(1) Description of Infrared Detector According to First Embodiment of the Present Invention FIGS. 1B and 1C are sectional views showing an infrared detector according to a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8A) is a plan view showing element region layers formed on a semiconductor substrate and separated by separation grooves. The cross-sectional views of the element region layers in FIGS. 1B and 1C correspond to the cross-sectional views taken along the lines CC and DD in FIG. 1A, respectively.

【0013】図1(b),(c)において、21は導電
型を付与する不純物が導入されていない高抵抗を有する
シリコン基板(基板)である。このシリコン基板21上
には、厚さ約20μmのp型の水銀−カドミウム−テル
ル層(HgCdTe層;素子領域層)22が形成されて
いる。光照射により発生したキャリアの隣接するHgC
dTe層22への拡散を阻止するため、隣接するHgC
dTe層22同士は分離溝23により分離されている。
分離溝23の幅は5μmであり、ピッチは縦方向,横方
向とも50μmである。
In FIGS. 1B and 1C, reference numeral 21 is a silicon substrate (substrate) having a high resistance in which impurities imparting a conductivity type are not introduced. A p-type mercury-cadmium-tellurium layer (HgCdTe layer; element region layer) 22 having a thickness of about 20 μm is formed on the silicon substrate 21. Adjacent HgC of carriers generated by light irradiation
In order to prevent diffusion into the dTe layer 22, adjacent HgC
The dTe layers 22 are separated from each other by a separation groove 23.
The width of the separation groove 23 is 5 μm, and the pitch is 50 μm in both the vertical and horizontal directions.

【0014】そして、シリコン基板21上には複数の上
記素子領域層22が形成されている。各素子領域層22
にはp型層22aとp型層22aの上部表層の内側領域にn
型領域層22bが形成されている。また、図1(a)に示
すように、隣接する素子領域層22間の一部領域は連結
部24として分離溝23を形成せずにp型のHgCdT
e層22がそのまま残されている。そして、全ての素子
領域層22は素子領域層22周辺部のp型層22aを共通
電極としてこの連結部24を介して電気的に接続され
る。
A plurality of element region layers 22 are formed on the silicon substrate 21. Each element region layer 22
N in the inner region of the p-type layer 22a and the upper surface layer of the p-type layer 22a.
The mold region layer 22b is formed. In addition, as shown in FIG. 1A, a partial region between the adjacent element region layers 22 serves as a connecting portion 24 without forming the separation groove 23 and is a p-type HgCdT.
The e-layer 22 is left as it is. Then, all the element region layers 22 are electrically connected to each other through the connecting portion 24 by using the p-type layer 22a around the element region layer 22 as a common electrode.

【0015】更に、素子領域層22及び連結部24が屈
曲せず、一直線に、かつ分離溝23により途切れずに連
続して存在する連続領域が存在する。この連続領域は従
来例のようにチップ領域全体にわたって延在せず、分離
溝23により適当な長さに分断されている。実施例の場
合、連続領域の長さは歪みによるクラックが発生しない
程度の長さ、例えば2つの連結部間の長さL1或いは2
つの素子領域層22と連結部24を含む長さL2となっ
ている。
Further, there is a continuous region in which the element region layer 22 and the connecting portion 24 are not bent, and exist continuously in a straight line and without interruption due to the separation groove 23. Unlike the conventional example, this continuous region does not extend over the entire chip region, but is divided by the separation groove 23 into an appropriate length. In the case of the embodiment, the length of the continuous region is such that cracks due to strain do not occur, for example, the length L1 or 2 between two connecting portions.
The length L2 includes one element region layer 22 and the connecting portion 24.

【0016】また、図1(b)に示すように、素子領域
層22を覆って膜厚約0.4μmのZnS膜からなる保
護絶縁膜25が形成され、保護絶縁膜25の開口25aに
より引出し電極26がn型領域層22bと接続されてい
る。更に、チップ内の全ての素子領域層22はp型層22
aを共通電極として連結部24により互いに電気的に接
続されて、チップ周辺のシリコン基板21上に形成され
た共通のp型引出し層27に接続されている。p型引出
し層27には信号処理回路に接続するための引出し電極
28が形成されている。
Further, as shown in FIG. 1B, a protective insulating film 25 made of a ZnS film having a thickness of about 0.4 μm is formed so as to cover the element region layer 22, and the protective insulating film 25 is drawn out through an opening 25a. The electrode 26 is connected to the n-type region layer 22b. Further, all the device region layers 22 in the chip are p-type layers 22.
They are electrically connected to each other by a connecting portion 24 using a as a common electrode, and are connected to a common p-type extraction layer 27 formed on the silicon substrate 21 around the chip. The p-type lead layer 27 is formed with a lead electrode 28 for connecting to a signal processing circuit.

【0017】また、シリコン基板側から素子領域層22
に照射される受光光の位置及び強度を検出し、信号処理
するため、素子領域層22上には引出し電極26,28
を介してCCD等信号処理回路の形成された半導体チッ
プ29がアップサイドダウンで積層されている。次に、
上記シリコン基板21上に形成された複数の素子領域層
22内のn型領域層22b/p型層22a間のダイオードの
電流−電圧特性及び微分抵抗−電圧特性の調査結果につ
いて図2に示す。左縦軸は電流密度(A/cm2 )を表
し、右縦軸はn型領域層の面積で規格化した微分抵抗R
dA(Ωcm2 )を表す。横軸は印加電圧(V)を表
す。
The element region layer 22 is formed from the silicon substrate side.
The extraction electrodes 26, 28 are provided on the element region layer 22 in order to detect the position and intensity of the received light applied to the device and perform signal processing.
Semiconductor chips 29 on which a signal processing circuit such as a CCD is formed are stacked in an upside down manner. next,
FIG. 2 shows the results of investigation of the current-voltage characteristics and the differential resistance-voltage characteristics of the diode between the n-type region layers 22b / p-type layers 22a in the plurality of element region layers 22 formed on the silicon substrate 21. The left vertical axis represents the current density (A / cm 2 ), and the right vertical axis represents the differential resistance R normalized by the area of the n-type region layer.
It represents dA (Ωcm 2 ). The horizontal axis represents the applied voltage (V).

【0018】図2に示すように、微分抵抗,リーク電流
及び順方向電圧ともクラックによる抵抗の増加やリーク
電流の増加を示す特性は現れなかった。次に、本発明の
第1の実施例の素子領域層の分離パターンを有する試料
について温度サイクル試験を行った。使用した試験試料
の平面図及びE−E線断面図を図3(a)に示す。な
お、比較のために、比較試料についても同様な試験を行
った。その比較試料の平面図及びF−F線断面図を図3
(b)に示す。図3(a),(b)に示すように、試験
試料及び比較試料とも、厚さ300μmのシリコン基板
101a上に膜厚20μmのHgCdTe層102aを積層した
もので、チップサイズ5mmのものを用いた。
As shown in FIG. 2, the differential resistance, the leakage current, and the forward voltage did not exhibit the characteristics showing an increase in resistance due to cracks or an increase in leakage current. Next, a temperature cycle test was conducted on the sample having the isolation pattern of the element region layer of the first embodiment of the present invention. A plan view and a sectional view taken along line EE of the used test sample are shown in FIG. For comparison, a similar test was performed on the comparative sample. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view taken along line FF of the comparative sample.
It shows in (b). As shown in FIGS. 3A and 3B, both the test sample and the comparative sample had a silicon substrate with a thickness of 300 μm.
A HgCdTe layer 102a having a film thickness of 20 μm was laminated on 101a, and a chip size of 5 mm was used.

【0019】試験試料及び比較試料では分離溝103a,10
3bの配置が異なる。即ち、試験試料では、図1(a)と
同じ配置を有し、複数の連結部104aの並びは隣接する連
結部104a間の長さL1で屈曲せずにかつ分離溝103aによ
り途切れずに連続し、又は2つの素子領域層102aと1つ
の連結部104aを含む長さL2で分離溝103aにより途切れ
ずに連続している。一方、比較試料の分離溝103bの配置
は、素子領域層102bの4隅に連結部104bが形成されてお
り、対角線に沿い、チップ全体にわたって素子領域層10
2b及び連結部104bの連続領域が存在する。但し、分離溝
103a,103bのピッチは試験試料及び比較試料ともに同じ
であり、縦方向で1.1mm、横方向で0.8mmとな
っている。
In the test sample and the comparative sample, the separation grooves 103a, 10a
The arrangement of 3b is different. That is, the test sample has the same arrangement as that shown in FIG. 1A, and the arrangement of the plurality of connecting portions 104a is continuous without being bent at the length L1 between the adjacent connecting portions 104a and without being interrupted by the separation groove 103a. Alternatively, it is continuous without interruption by the separation groove 103a at a length L2 including the two element region layers 102a and one connecting portion 104a. On the other hand, in the arrangement of the separation groove 103b of the comparative sample, the connection portions 104b are formed at the four corners of the device region layer 102b, and the device region layer 10 is formed over the entire chip along the diagonal line.
There is a continuous area of 2b and the connecting portion 104b. However, separation groove
The pitch of 103a and 103b is the same in both the test sample and the comparative sample, and is 1.1 mm in the vertical direction and 0.8 mm in the horizontal direction.

【0020】上記の試験試料及び比較試料に対して、室
温(約25℃)と液体窒素温度(約77K)の温度サイ
クルを5回繰り返したところ、試験試料ではクラックが
発生しなかった。一方、比較試料では、図3(b)に示
すように、連続領域に沿って斜め方向にクラックが多数
発生した。以上のように、本発明の第1の実施例に係る
赤外線検出装置においては、図1(a)に示すように、
隣接する素子領域層22の間の領域に形成された分離溝
23と、隣接する素子領域層22同士を連結する連結部
24とを有し、複数の連結部24の並びは2つの連結部
24間の長さL1で一直線上連続した後屈曲し、又は2
つの素子領域層及び1つの連結部を含む長さL2で一直
線上連続した後分離溝23により分断されている。
When the temperature cycle of room temperature (about 25 ° C.) and liquid nitrogen temperature (about 77 K) was repeated 5 times with respect to the test sample and the comparative sample, no crack was generated in the test sample. On the other hand, in the comparative sample, as shown in FIG. 3B, many cracks were generated in the oblique direction along the continuous region. As described above, in the infrared detection device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
It has an isolation groove 23 formed in a region between the adjacent element region layers 22 and a connecting portion 24 connecting the adjacent element region layers 22. The plurality of connecting portions 24 are arranged in two connecting portions 24. Bending after a straight line with a length of L1 or 2
It is separated by the separation groove 23 after being continuous in a straight line with a length L2 including one element region layer and one connecting portion.

【0021】従って、素子領域層22及び連結部24の
HgCdTe層が一直線上連続する連続領域の長さL1
又はL2が制限されるため、熱膨張係数の違いによる歪
みの発生領域が制限され、かつ歪みの増大が抑制され
る。従って、連続領域の長さL1又はL2を歪みによる
クラックが発生しない程度の長さ以下にすることによ
り、HgCdTe層22へのクラックの発生を効果的に
抑制することができる。
Therefore, the length L1 of the continuous region where the element region layer 22 and the HgCdTe layer of the connecting portion 24 are continuous in a straight line.
Alternatively, since L2 is limited, a region where strain is generated due to a difference in thermal expansion coefficient is limited, and an increase in strain is suppressed. Therefore, by setting the length L1 or L2 of the continuous region to a length that does not cause cracks due to strain, the occurrence of cracks in the HgCdTe layer 22 can be effectively suppressed.

【0022】(その他の実施例)上記第1の実施例では
素子領域層22の平面形状及び分離溝23の配置として
一例のみを記しているが、図4(a)に示すように、H
gCdTe層(素子領域層)22の平面形状が円形状で
もよいし、図4(b)に示すような分離溝23の配置で
もよい。この他本発明を適用できる種々の配置が考えら
れる。この場合、連続領域の長さを歪みによるクラック
が発生しない程度の長さ以下にすることにより、HgC
dTe層22へのクラックの発生を効果的に抑制するこ
とができる。
(Other Embodiments) In the first embodiment, only one example is described as the planar shape of the element region layer 22 and the arrangement of the isolation trenches 23, but as shown in FIG.
The planar shape of the gCdTe layer (element region layer) 22 may be circular, or the separation groove 23 may be arranged as shown in FIG. 4B. Besides, various arrangements to which the present invention can be applied are conceivable. In this case, the length of the continuous region is set to be equal to or less than the length at which cracks due to strain do not occur.
It is possible to effectively suppress the generation of cracks in the dTe layer 22.

【0023】また、シリコン基板21とHgCdTe層
からなる素子領域層22の組み合わせに本発明を適用し
ているが、熱膨張係数の異なる基板と半導体層の他の組
み合わせに適用することも可能であり、更に、これらの
組み合わせを用いて赤外線検知装置以外の半導体装置に
適用することができる。更に、基板21として絶縁層,
金属層又は半導体層を用いてもよい。 (2)本発明の第2の実施例に係る赤外線検出装置の説
明 図5は本発明の第2の実施例に係る赤外線検出装置を示
す断面図である。なお、分離溝及び複数の素子領域層は
図1(a)の平面図と同じように配置されているとす
る。
Further, although the present invention is applied to the combination of the silicon substrate 21 and the element region layer 22 composed of the HgCdTe layer, it may be applied to other combinations of the substrate and the semiconductor layer having different thermal expansion coefficients. Further, it is possible to apply a combination of these to semiconductor devices other than the infrared detection device. Further, as the substrate 21, an insulating layer,
A metal layer or a semiconductor layer may be used. (2) Description of Infrared Detector According to Second Embodiment of the Present Invention FIG. 5 is a sectional view showing an infrared detector according to a second embodiment of the present invention. The isolation trench and the plurality of element region layers are arranged in the same manner as in the plan view of FIG.

【0024】第2の実施例において、第1の実施例と異
なるところは、半導体基板として低濃度のn型のシリコ
ン基板21aが用いられ、CCD等信号処理回路が素子領
域層22cに隣接する領域のシリコン基板21aに形成され
ていることである。更に、信号処理回路が素子領域層22
c下地のシリコン基板21aに形成されることにより、引
出し電極は用いられず、その代わりにシリコン基板21a
内に素子領域層22cのp型領域層22dと信号処理回路の
ソース/ドレイン領域層31aを接続するp型領域層30
が設けられていることも第1の実施例と異なっている。
なお、素子領域層22cのp型領域層22dはパターニング
されたn型のHgCdTe層の中央部領域に選択的にp
型不純物を導入して形成される。
The second embodiment differs from the first embodiment in that a low-concentration n-type silicon substrate 21a is used as a semiconductor substrate, and a signal processing circuit such as a CCD is adjacent to the element region layer 22c. It is formed on the silicon substrate 21a. Further, the signal processing circuit is provided in the element region layer 22.
c Since it is formed on the underlying silicon substrate 21a, the extraction electrode is not used, and instead the silicon substrate 21a is used.
A p-type region layer 30 for connecting the p-type region layer 22d of the device region layer 22c and the source / drain region layer 31a of the signal processing circuit therein.
Is also provided, which is also different from the first embodiment.
The p-type region layer 22d of the element region layer 22c is selectively p-typed in the central region of the patterned n-type HgCdTe layer.
It is formed by introducing a type impurity.

【0025】なお、図5において、他の符号32はp型
領域層30と素子領域層22cのn型層22eとを絶縁する
絶縁膜、33はシリコン基板21aに形成されたゲート絶
縁膜、34aはゲート電極、34bはゲート配線層、35a,
35bはソース/ドレイン電極/配線層、36はソース/
ドレイン電極/配線層35a,35bを被覆するカバー絶縁
膜、27aは隣接する素子領域層22c間の連結部を介して
共通電極としての複数の素子領域層22cのn型層22eと
接続するn型コンタクト層,37はシリコン基板21aの
表層に形成され、n型コンタクト層27aと信号処理回路
との接続をとるn+ 型の配線領域層、25aはn型コンタ
クト層27a及び素子領域層22cを被覆するZnSからな
る保護絶縁膜である。
In FIG. 5, another reference numeral 32 is an insulating film which insulates the p-type region layer 30 from the n-type layer 22e of the element region layer 22c, 33 is a gate insulating film formed on the silicon substrate 21a, and 34a. Is a gate electrode, 34b is a gate wiring layer, 35a,
35b is a source / drain electrode / wiring layer, and 36 is a source / drain electrode.
A cover insulating film that covers the drain electrodes / wiring layers 35a and 35b, and 27a is an n-type layer that is connected to the n-type layer 22e of the plurality of element region layers 22c serving as a common electrode through the connecting portion between the adjacent element region layers 22c. The contact layer, 37 is formed on the surface layer of the silicon substrate 21a and is an n + type wiring region layer for connecting the n-type contact layer 27a to the signal processing circuit, and 25a covers the n-type contact layer 27a and the element region layer 22c. Is a protective insulating film made of ZnS.

【0026】上記赤外線検知装置において、信号処理回
路は、例えば素子領域層22c間の分離溝23aの底部のシ
リコン基板21aに形成される。このとき、ゲート配線層
34b,ソース/ドレイン電極/配線層35a,35bは保護
絶縁膜25aで被覆された連結部上又は下を通って隣接す
るトランジスタのゲート配線層,ソース/ドレイン電極
/配線層と接続している。
In the infrared detector, the signal processing circuit is formed on the silicon substrate 21a at the bottom of the isolation groove 23a between the element region layers 22c, for example. At this time, the gate wiring layer
34b and the source / drain electrode / wiring layers 35a, 35b are connected to the gate wiring layer and the source / drain electrode / wiring layer of the adjacent transistor passing above or below the connecting portion covered with the protective insulating film 25a.

【0027】以上のように、上記第2の実施例によれ
ば、第1の実施例と同様に連結部の並びが隣接する連結
部間の長さで屈曲せず、かつ分離溝23aにより途切れず
に連続し、或いは2つの素子領域層22c及び1つの連結
部を含む長さで分離溝23aにより途切れているので、第
1の実施例と同様な作用効果を奏する。その上、素子領
域層22cが積層されたシリコン基板21aに信号処理回路
が形成されているので、信号処理回路の形成されたシリ
コン基板を別に作成する必要がなく、かつこれを積層す
る工程が不要となる。
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the arrangement of the connecting portions does not bend at the length between the adjacent connecting portions, and is interrupted by the separation groove 23a. However, since it is continuous or is interrupted by the separation groove 23a in a length including the two element region layers 22c and one connecting portion, the same operational effect as that of the first embodiment is obtained. In addition, since the signal processing circuit is formed on the silicon substrate 21a on which the element region layer 22c is laminated, it is not necessary to separately prepare a silicon substrate on which the signal processing circuit is formed, and the step of laminating the silicon substrate is unnecessary. Becomes

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置によ
れば、隣接する素子領域層の間の領域に形成された溝
と、隣接する素子領域層を連結する連結部とを有し、複
数の連結部の並びは1箇所以上で屈曲し、或いは溝によ
り途中で途切れているので、素子領域層及び連結部が連
続する連続領域の長さが制限され、熱膨張係数の違いに
よる歪みの発生領域制限され、歪みの増大が抑制され
る。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device has the groove formed in the region between the adjacent element region layers and the connecting portion for connecting the adjacent element region layers, Since the arrangement of the plurality of connecting portions is bent at one or more places or is interrupted in the middle by the groove, the length of the continuous region where the element region layer and the connecting portion are continuous is limited, and the strain due to the difference in thermal expansion coefficient The generation area is limited, and the increase in strain is suppressed.

【0029】従って、連続領域の長さを歪みによるクラ
ックが発生しない程度の長さ以下にしておくことによ
り、半導体層へのクラックの発生を効果的に抑制するこ
とが可能である。
Therefore, by setting the length of the continuous region to be equal to or less than the length at which cracks due to strain do not occur, it is possible to effectively suppress the occurrence of cracks in the semiconductor layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る分離溝及び素子領
域層のチップ上の配置について示す平面図及び赤外線検
知装置について示す断面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an arrangement of a separation groove and an element region layer on a chip according to a first embodiment of the present invention, and a sectional view showing an infrared detection device.

【図2】本発明の第1の実施例に係る分離溝の配置によ
り分離された素子領域層のpn接合の電流電圧特性及び
微分抵抗の測定結果について示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics and differential resistance measurement results of pn junctions of element region layers separated by the arrangement of the separation grooves according to the first example of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係る分離溝の配置によ
り分離されたシリコン基板上の素子領域層の温度サイク
ルに用いられた試料の平面図及び断面図である。
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of a sample used for a temperature cycle of an element region layer on a silicon substrate, which is separated by the arrangement of separation grooves according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例に係る分離溝及び素子領
域層のチップ上の他の配置について示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing another arrangement of the isolation trench and the element region layer on the chip according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例に係る赤外線検知装置に
ついて示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an infrared detection device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来例に係る分離溝及び素子領域層のチップ上
の配置について示す平面図及び赤外線検知装置について
示す断面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of a separation groove and an element region layer on a chip according to a conventional example, and a cross-sectional view showing an infrared detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,101a シリコン基板(基板)、 22,22c,102a 素子領域層(HgCdTe層)、 22a p型層、 22b n型領域層、 22d,30 p型領域層、 22e n型層、 23,23a,103a 分離溝、 24,104a 連結部、 25,25a 保護絶縁膜、 26,28 引出し電極、 27 p型コンタクト層、 27a n型コンタクト層、 29 半導体チップ、 31a,31b ソース/ドレイン領域層、 32 絶縁膜、 33 ゲート絶縁膜、 34a ゲート電極、 34b ゲート配線層、 35a,35b ソース/ドレイン電極/配線層、 36 カバー絶縁膜。 21, 101a Silicon substrate (substrate), 22, 22c, 102a Element region layer (HgCdTe layer), 22a p-type layer, 22b n-type region layer, 22d, 30 p-type region layer, 22en-type layer, 23, 23a, 103a isolation groove, 24, 104a connecting portion, 25, 25a protective insulating film, 26, 28 extraction electrode, 27 p-type contact layer, 27a n-type contact layer, 29 semiconductor chip, 31a, 31b source / drain region layer, 32 insulation Film, 33 gate insulating film, 34a gate electrode, 34b gate wiring layer, 35a, 35b source / drain electrode / wiring layer, 36 cover insulating film.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された半導体層からなる複
数の素子領域層と、 隣接する前記素子領域層の間の領域に形成された溝と、 隣接する前記素子領域層を一部領域で互いに連結する連
結部とを有し、 複数の前記連結部の並びは一箇所以上で屈曲し、又は前
記溝により途中で途切れていることを特徴とする半導体
装置。
1. A plurality of element region layers made of a semiconductor layer formed on a substrate, a groove formed in a region between the adjacent element region layers, and a portion of the adjacent element region layers. A semiconductor device having a connecting portion that connects with each other, wherein a plurality of the connecting portions are arranged in a line at one or more places or are interrupted in the middle by the groove.
【請求項2】 前記連結部は、前記半導体層により前記
素子領域層と一体的に形成されていることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the connecting portion is formed integrally with the element region layer by the semiconductor layer.
【請求項3】 前記連結部は、多結晶半導体層により形
成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the connecting portion is formed of a polycrystalline semiconductor layer.
【請求項4】 複数の前記連結部の並びは隣接する前記
連結部間の長さで屈曲せずにかつ前記溝により途切れず
に連続し、又は2つの前記素子領域層と1つの前記連結
部を含む長さ以下で前記溝により途切れずに連続してい
ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載の半導体装置。
4. The array of the plurality of connecting portions is continuous without being bent by the length between the adjacent connecting portions and without being interrupted by the groove, or two element region layers and one connecting portion. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a length equal to or less than, and is continuous without being interrupted by the groove.
【請求項5】 前記連結部により複数の前記素子領域層
が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃
至請求項4のいずれかに記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the element region layers are electrically connected by the connecting portion.
【請求項6】 複数の前記素子領域層はそれぞれP型導
電層及びN型導電層を有し、前記連結部により複数の前
記素子領域層の前記P型導電層及び前記N型導電層のい
ずれか一方が電気的に接続されていることを特徴とする
請求項5に記載の半導体装置。
6. The plurality of element region layers each have a P-type conductive layer and an N-type conductive layer, and each of the P-type conductive layer and the N-type conductive layer of the plurality of element region layers is formed by the connecting portion. The semiconductor device according to claim 5, wherein one of them is electrically connected.
【請求項7】 前記半導体層は水銀−カドミウム−テル
ルからなる化合物半導体層であることを特徴とする請求
項6に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor layer is a compound semiconductor layer made of mercury-cadmium-tellurium.
【請求項8】 前記素子領域層上に電極を介して信号処
理回路が形成された第1の半導体基板が積層されている
ことを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a first semiconductor substrate on which a signal processing circuit is formed is laminated on the element region layer via an electrode.
【請求項9】 前記基板は高抵抗の第2の半導体基板で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか
に記載の半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a high-resistance second semiconductor substrate.
【請求項10】 前記基板はP型又はN型の導電型の第
3の半導体基板であり、 前記第3の半導体基板に電界効果トランジスタのソース
/ドレイン領域層が形成され、かつ前記ソース/ドレイ
ン領域層は前記第3の半導体基板に形成された導電型領
域層により前記素子領域層の前記P型導電層及び前記N
型導電層のいずれか一方と接続されていることを特徴と
する請求項6又は請求項7に記載の半導体装置。
10. The substrate is a P-type or N-type conductive type third semiconductor substrate, and a source / drain region layer of a field effect transistor is formed on the third semiconductor substrate, and the source / drain is formed. The region layer is a conductive type region layer formed on the third semiconductor substrate, and the P type conductive layer and the N type conductive layer of the element region layer are formed.
The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is connected to either one of the mold conductive layers.
【請求項11】 前記第2又は前記第3の半導体基板は
シリコン基板であることを特徴とする請求項9又は請求
項10に記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the second or third semiconductor substrate is a silicon substrate.
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