JPH09252101A - Semiconductor light-receiving element - Google Patents
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子に
関し、特に受光部領域以外の領域を覆う遮光層が分断さ
れた場合にも、入射光による回路素子への悪影響を的確
に防止できるようにする技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light receiving element, and in particular, it is possible to appropriately prevent the adverse effect of incident light on a circuit element even when a light shielding layer covering a region other than the light receiving region is divided. Technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は、半導体受光素子の代表例として
の固体撮像素子の概略の構成を示す。同図の固体撮像素
子は、光電変換画素が2次元平面状に配置されて構成さ
れる受光部1と、該受光部1の周辺に設けられた受光部
以外の回路とから構成される。受光部以外の回路は、例
えば垂直走査回路3、水平走査回路5およびリセット回
路7などから構成される。2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a schematic structure of a solid-state image pickup device as a typical example of a semiconductor light receiving device. The solid-state image sensor of the same figure is composed of a light receiving section 1 formed by arranging photoelectric conversion pixels in a two-dimensional plane, and a circuit provided around the light receiving section 1 other than the light receiving section. The circuits other than the light receiving section are composed of, for example, a vertical scanning circuit 3, a horizontal scanning circuit 5, a reset circuit 7, and the like.
【0003】垂直走査回路3は水平方向の画素列、即ち
各行の画素を順次選択し必要な電圧レベルの駆動パルス
を各画素に供給するためのものである。水平走査回路5
は垂直走査回路3で選択された各行の画素の信号を順次
素子外部に出力するための回路である。リセット回路7
は、受光部1の垂直方向の信号ライン、即ち列ライン、
を各行の画素の読出しごとにリセットして初期状態に戻
すための回路である。このような固体撮像素子の構成お
よび動作についてはよく知られており、ここではこれ以
上の説明はしない。The vertical scanning circuit 3 is for sequentially selecting pixels in a horizontal pixel column, that is, pixels in each row, and supplying a drive pulse having a required voltage level to each pixel. Horizontal scanning circuit 5
Is a circuit for sequentially outputting the signals of the pixels of each row selected by the vertical scanning circuit 3 to the outside of the element. Reset circuit 7
Is a vertical signal line of the light receiving unit 1, that is, a column line,
Is a circuit for resetting every time the pixels in each row are read out to return to the initial state. The structure and operation of such a solid-state image sensor are well known and will not be described further here.
【0004】図8に示される固体撮像装置においては、
受光部1以外の領域の各周辺回路は入射光による誤動作
を防止するために、また受光部1の外周部分の画素は黒
レベルの基準とするために、例えばアルミニウム等の金
属で形成された遮光層9によって遮光されている。図8
においては、このような遮光層9は点線で描かれた領域
として示されている。In the solid-state image pickup device shown in FIG.
In order to prevent malfunction due to incident light in each peripheral circuit in the area other than the light receiving portion 1, and for the pixels on the outer peripheral portion of the light receiving portion 1 to serve as a reference for the black level, light shielding formed of metal such as aluminum is used. It is shielded by the layer 9. FIG.
In FIG. 4, such a light shielding layer 9 is shown as a region drawn by a dotted line.
【0005】垂直走査回路3および水平走査回路5など
は消費電力を押えるために通常CMOS回路を使用して
構成される。回路規模の大小によっても構成は変わる
が、半導体基板上に形成された走査回路の一例として、
垂直走査回路3の概略的な平面図を図9に示す。また、
図9のA−A線に沿った断面図を図10(a)に示す。The vertical scanning circuit 3 and the horizontal scanning circuit 5, etc. are usually constructed by using CMOS circuits in order to suppress power consumption. Although the configuration changes depending on the size of the circuit scale, as an example of the scanning circuit formed on the semiconductor substrate,
A schematic plan view of the vertical scanning circuit 3 is shown in FIG. Also,
A cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9 is shown in FIG.
【0006】これらの図に示される構造においては、例
えばP型の半導体基板11に、N+型埋込み層13を形
成し、このN+型埋込み層13内部にN型ウェル15と
P型ウェル17および19をそれぞれ形成する。そし
て、これらの各ウェル15,17,19および半導体基
板11の上部に絶縁層21を介して第1層目のアルミニ
ウム層でクロックライン23a,23bを、かつ同じ1
層目のアルミニウム層で電源ライン25a,25bを形
成する。また、第2層目のアルミニウム層で遮光層29
や比較的線幅の広い電源ラインなど(図示せず)を形成
する。なお、絶縁層21は図では1層で形成されたよう
に描かれているが、実際には、例えば、基板11および
各ウェル15,17,19上に形成された第1層の層間
絶縁膜、該第1層の層間絶縁膜上に形成された第1層ア
ルミの上に形成された第2層の層間絶縁膜、および該第
2層の層間絶縁膜上に形成された第2層アルミの上に形
成されたパッシベーション層から構成される。In the structure shown in these figures, for example, an N + type buried layer 13 is formed on a P type semiconductor substrate 11, and an N type well 15 and a P type well 17 are formed inside the N + type buried layer 13. And 19 are formed respectively. The clock lines 23a and 23b are formed on the wells 15, 17 and 19 and the upper part of the semiconductor substrate 11 via the insulating layer 21 with the first aluminum layer and the same clock lines 23a and 23b.
The power supply lines 25a and 25b are formed of the aluminum layer as the second layer. In addition, the light shielding layer 29 is the second aluminum layer.
Or a power supply line (not shown) having a relatively wide line width is formed. Although the insulating layer 21 is illustrated as being formed as a single layer in the figure, in practice, for example, the first layer interlayer insulating film formed on the substrate 11 and each well 15, 17, 19 is illustrated. A second-layer interlayer insulating film formed on the first-layer aluminum insulating film formed on the first-layer interlayer insulating film; and a second-layer aluminum insulating film formed on the second-layer interlayer insulating film. And a passivation layer formed on the top surface.
【0007】従来の固体撮像装置では、垂直走査回路は
1つのNウェル15内に形成されており、このNウェル
15とその周辺の半導体基板11の部分が遮光層29に
よって覆われていた。これによって、各ウェルを構成す
る半導体領域および基板の間で形成されるPN接合の部
分が遮光層29によって覆われ、外部からの強い入射光
によって回路の動作に悪影響を与えることがなくなる。
なお、27は各水平方向に配列された画素行に対し駆動
パルスを供給するための各行ごとに設けられた駆動ライ
ンを示している。In the conventional solid-state image pickup device, the vertical scanning circuit is formed in one N well 15, and the N well 15 and the peripheral portion of the semiconductor substrate 11 are covered with the light shielding layer 29. As a result, the portion of the PN junction formed between the semiconductor region forming each well and the substrate is covered with the light shielding layer 29, and the strong incident light from the outside does not adversely affect the operation of the circuit.
Reference numeral 27 indicates a drive line provided for each row for supplying a drive pulse to each pixel row arranged in each horizontal direction.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述の固体撮像装置に
おいては、2層目のアルミニウム層で遮光層29を構成
している。これは、2層目のアルミニウム層は通常1層
目のアルミニウム層に比べて高さが変動し起伏が激しい
ために線幅制御性が劣る。このため、2層目のアルミニ
ウム層は加工精度が要求される信号ラインやクロックラ
インには通常使用されない。In the above solid-state image pickup device, the light shielding layer 29 is formed by the second aluminum layer. This is because the second aluminum layer usually has a higher height than the first aluminum layer and has more undulations, resulting in poor line width controllability. Therefore, the second aluminum layer is not normally used for signal lines and clock lines that require high processing accuracy.
【0009】しかしながら、走査回路などの回路構成が
複雑になった場合、2層目のアルミニウム層を信号ライ
ンやクロックラインに使用する必要性が生ずることがあ
る。図10の(b)は、このような2層目のアルミニウ
ム層で形成される遮光層29の一部を使用してなんらか
の信号ライン31を形成した場合の様子を示す。このよ
うな場合には、遮光層29が部分的に分断されてその隙
間から矢印で示すように半導体基板11とNウェル1
5、Nウェル15とPウェル17,19などで構成され
るPN接合に光が照射されることとなる。このような状
況においては、特に強い光が入射した場合には、これら
PN接合で不要な電荷が光生成され、駆動走査回路の誤
動作やラッチアップ現象を招く可能性があり、固体撮像
装置の信頼性ある動作が保証できなくなる。However, when the circuit configuration of the scanning circuit or the like becomes complicated, it may be necessary to use the second aluminum layer for the signal line and the clock line. FIG. 10B shows a state where some sort of signal line 31 is formed by using a part of the light shielding layer 29 formed of such a second aluminum layer. In such a case, the light shielding layer 29 is partially divided, and the semiconductor substrate 11 and the N well 1 are separated from the gap as shown by the arrow.
5, the PN junction composed of the N well 15 and the P wells 17 and 19 is irradiated with light. In such a situation, particularly when strong light is incident, unnecessary charges are photogenerated in these PN junctions, which may cause a malfunction of the drive scanning circuit or a latch-up phenomenon. Behavior cannot be guaranteed.
【0010】従って、本発明の目的は、前述の従来例の
構造における問題点に鑑み、受光部領域と受光部領域以
外の領域とを有する半導体受光素子において、前記受光
部領域以外の領域を覆う遮光層が複数領域に分割された
場合にも入射光による回路動作への悪影響を的確に防止
できるようにすることにある。Therefore, in view of the problems in the structure of the conventional example described above, an object of the present invention is to cover a region other than the light receiving region in a semiconductor light receiving device having a light receiving region and a region other than the light receiving region. Even when the light-shielding layer is divided into a plurality of regions, it is possible to accurately prevent the adverse effect of incident light on the circuit operation.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の態樣では、入射した光を対応する電
気信号に変換するための受光部領域と該受光部領域以外
の領域とを有する半導体受光素子において、前記受光部
領域以外の領域上に形成された遮光層を設け、該遮光層
は複数領域に分割され、各領域が少なくとも半導体基板
に設けられたウェル領域を覆うよう構成する。この場
合、前記遮光層は例えば第2層目のアルミニウム層によ
って構成される。In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a light receiving area for converting incident light into a corresponding electric signal and an area other than the light receiving area. A light-receiving layer having a light-shielding layer formed on a region other than the light-receiving region, the light-shielding layer being divided into a plurality of regions, each region covering at least a well region provided on the semiconductor substrate. Configure. In this case, the light shielding layer is composed of, for example, the second aluminum layer.
【0012】このような構成においては、例えば第2層
目のアルミニウム層によって構成される遮光層が、該遮
光層の一部を信号ラインやクロックラインに使用したこ
とにより複数領域に分割された場合にも、各領域が少な
くとも半導体基板に設けられたウェル領域を覆っている
から、遮光されないPN接合がなくなる。従って、遮光
層が分割された場合にも、外部からの入射光によって回
路が誤動作しあるいはラッチアップ現象を生じることは
なくなる。即ち、遮光層の一部を信号ラインやクロック
ラインに使用することによって該遮光層が分断されて遮
光されないPN接合領域が生じる場合には、ウェルも分
割し、分割されたウェルが遮光層によって覆われるよう
に構成し、遮光されないPN接合領域をなくすることに
より、入射光による悪影響が除去される。In such a structure, when the light-shielding layer formed of, for example, the second aluminum layer is divided into a plurality of regions by using a part of the light-shielding layer for a signal line or a clock line. Also, since each region covers at least the well region provided in the semiconductor substrate, there is no PN junction which is not shielded from light. Therefore, even when the light shielding layer is divided, the circuit does not malfunction or the latch-up phenomenon does not occur due to the incident light from the outside. That is, when a part of the light-shielding layer is used for a signal line or a clock line to divide the light-shielding layer to form a PN junction region that is not shielded from light, the well is also divided, and the divided well is covered with the light-shielding layer. By eliminating the PN junction region that is not shielded from light, the adverse effect of incident light is eliminated.
【0013】また、本発明の第2の態様では、前記遮光
層を複数の遮光層から構成し、それぞれの遮光層は少な
くとも他の一つの遮光層と部分的に重なり合い、複数の
遮光層によってウェル領域を覆うよう構成することもで
きる。この場合、該複数の遮光層は例えば第1層および
第2層のアルミニウム層から構成される。In the second aspect of the present invention, the light shielding layer is composed of a plurality of light shielding layers, each light shielding layer partially overlapping at least one other light shielding layer, and the plurality of light shielding layers form a well. It can also be configured to cover the area. In this case, the plurality of light shielding layers are composed of, for example, first and second aluminum layers.
【0014】即ち、前記遮光層の一部を信号ラインやク
ロックラインとして使用したことにより遮光層が分断さ
れ遮光されないPN接合領域が生じる場合に、複数の部
分的に重なり合う遮光層を使用してウェル領域を遮光
し、遮光されないPN接合領域が生じないようにする。
例えば、第2層目のアルミニウム層の一部が信号ライン
やクロックラインとして使用されたことにより、第2層
目のアルミニウム層が分断される場合には、第1層目の
アルミニウム層を部分的に遮光層として使用する。そし
て、この場合2層目のアルミニウム層と1層目のアルミ
ニウム層のつなぎ部分を部分的にオーバラップさせて外
部からの入射光が的確に遮光されるよう構成する。これ
によって、遮光層が分断される場合にも外部からの入射
光の影響を的確に防止し半導体受光素子の信頼性を高め
ることができる。That is, when a part of the light-shielding layer is used as a signal line or a clock line to divide the light-shielding layer to form a non-light-shielded PN junction region, a plurality of partially overlapping light-shielding layers are used to form a well. The region is shielded from light so that no PN junction region which is not shielded is generated.
For example, when a part of the second aluminum layer is used as a signal line or a clock line to divide the second aluminum layer, the first aluminum layer may be partially removed. Used as a light shielding layer. In this case, the connecting portion of the second aluminum layer and the first aluminum layer is partially overlapped so that the incident light from the outside is appropriately shielded. As a result, even when the light shielding layer is divided, it is possible to accurately prevent the influence of incident light from the outside and enhance the reliability of the semiconductor light receiving element.
【0015】さらに、上記各構成において、半導体基板
ならびに各ウェルの外周部の電位をそれぞれ複数箇所
で、例えばアルミニウム配線などを使用して、所定の電
位に固定すると好都合である。これによって、ウェル外
周部と半導体基板の電位を確実に所定の電位に固定する
ことができ、特に強い光が照射された場合、遮光されな
い領域から入射した遮光により生成される電荷を確実に
吸収することができ、入射光に対する半導体受光素子の
信頼性をさらに高めることができる。Further, in each of the above-mentioned configurations, it is convenient to fix the potentials of the semiconductor substrate and the outer peripheral portion of each well to a predetermined potential at a plurality of points, for example, using aluminum wiring. As a result, the potentials of the outer periphery of the well and the semiconductor substrate can be reliably fixed to a predetermined potential, and when particularly strong light is irradiated, the charges generated by the light blocking incident from the unshielded region are reliably absorbed. Therefore, the reliability of the semiconductor light receiving element with respect to incident light can be further improved.
【0016】本発明の第3の態様では、入射した光を対
応する電気信号に変換するための受光部領域と該受光部
領域以外の領域とを有する半導体受光素子において、前
記受光部領域以外の領域上に形成された遮光層を具備
し、該遮光層は複数部分に分割され、この分割により半
導体基板または該半導体基板に形成されたウェル領域上
に遮光されない部分が生じた場合に、該遮光されない部
分で前記半導体基板またはウェル領域の電位を所定電位
に固定するよう構成する。この場合、前記半導体基板お
よび/または各ウェルの外周部分を、それぞれ複数箇所
で所定の電位に固定すると好都合である。According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor light receiving element having a light receiving region for converting incident light into a corresponding electric signal and a region other than the light receiving region, the semiconductor light receiving device other than the light receiving region is provided. The light-shielding layer is formed on the region, and the light-shielding layer is divided into a plurality of portions, and when the division results in a portion not shielded from light on the semiconductor substrate or the well region formed in the semiconductor substrate, the light-shielding layer is formed. The potential of the semiconductor substrate or the well region is fixed to a predetermined potential at the portion not covered. In this case, it is convenient to fix the semiconductor substrate and / or the outer peripheral portion of each well to a predetermined potential at a plurality of locations.
【0017】このような構成においては、遮光層が複数
部分に分断されることにより、半導体基板またはウェル
領域上に遮光されない部分が生じる場合には、遮光され
ない部分で半導体基板またはウェル領域の電位を所定電
位に固定することによって、遮光されないPN接合領域
において光生成される電荷を前記所定電位に確実に吸収
することができる。即ち、遮光されないPN接合領域に
外部からの入射光が照射されて電荷が光生成された場合
にも、該電荷は所定電位に固定された半導体基板または
ウェル領域に吸収され、光照射による電位の変動を生じ
ることはなく、回路動作に悪影響を与えることが防止さ
れる。In such a structure, when the light-shielding layer is divided into a plurality of portions, so that a portion which is not shielded from light is generated on the semiconductor substrate or the well region, the potential of the semiconductor substrate or the well region is controlled at the portion not shielded from light. By fixing at the predetermined potential, it is possible to reliably absorb the photo-generated charges in the PN junction region which is not shielded from light to the predetermined potential. That is, even when incident light from the outside is applied to the PN junction region that is not shielded to generate charges, the charges are absorbed by the semiconductor substrate or the well region fixed to a predetermined potential, and the potential of the potential due to light irradiation is increased. There is no fluctuation, and it is prevented that the circuit operation is adversely affected.
【0018】なお、前記半導体基板および/または各ウ
ェルの外周部分をそれぞれ複数箇所で低い抵抗値を有す
るアルミニウム配線などによって所定の電位に固定する
ことにより、光照射による電位の変動を確実に抑制する
ことができ、回路の信頼性を高めることができる。By fixing the semiconductor substrate and / or the outer peripheral portion of each well to a predetermined potential at a plurality of points by aluminum wiring having a low resistance value, for example, fluctuations in the potential due to light irradiation can be surely suppressed. Therefore, the reliability of the circuit can be improved.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
わる半導体受光素子につき説明する。図1は、本発明の
1実施形態に係わる半導体受光素子の垂直走査回路部分
の概略の構成を示す平面図である。また、図2は、図1
のA−A線に沿って見た部分的断面図である。これらに
図に示される構成においては、P型半導体基板11上に
N+型埋込み層13a,13bを互いに分離して形成す
る。また、それぞれのN+型埋込み層13a,13b内
にNウェル15a,15bを形成し、これらのNウェル
15a,15b内にそれぞれPウェル17,19を形成
する。垂直走査回路をCMOS回路を使用して構成する
ため、これらのNウェル15a,15b内およびPウェ
ル17,19内には、それぞれ、PチャネルMOSトラ
ンジスタおよびNチャネルMOSトランジスタが形成さ
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A semiconductor light receiving element according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a vertical scanning circuit portion of a semiconductor light receiving element according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is similar to FIG.
3 is a partial cross-sectional view taken along line AA of FIG. In the structures shown in these figures, N + type buried layers 13a and 13b are formed on the P type semiconductor substrate 11 separately from each other. Further, N wells 15a and 15b are formed in the respective N + type buried layers 13a and 13b, and P wells 17 and 19 are formed in these N wells 15a and 15b, respectively. Since the vertical scanning circuit is constructed using the CMOS circuit, a P channel MOS transistor and an N channel MOS transistor are formed in N wells 15a and 15b and P wells 17 and 19, respectively.
【0020】その後、半導体基板11および各ウェル上
に絶縁膜21を介して第1層目のアルミニウム層でクロ
ックライン23a,23bおよび電源ライン25a,2
5b、および駆動ライン27などを形成する。その後、
さらに絶縁層21を介して第2層目のアルミニウム層で
例えばクロックライン31と遮光層29a,29bを形
成する。なお、絶縁層21は図10の説明で述べたよう
に、実際には複数の絶縁層から形成される。Thereafter, the clock lines 23a, 23b and the power supply lines 25a, 2b are formed on the semiconductor substrate 11 and the respective wells with the insulating film 21 interposed therebetween by the first aluminum layer.
5b, the drive line 27, etc. are formed. afterwards,
Further, for example, the clock line 31 and the light shielding layers 29a and 29b are formed of the second aluminum layer via the insulating layer 21. Note that the insulating layer 21 is actually formed of a plurality of insulating layers, as described in the description of FIG.
【0021】図1および図2に示される構造では、N+
埋込み層13a,13bとNウェル15a,15bとを
互いに分離し、各Nウェル15a,15bがそれぞれ遮
光層29a,29bによって完全に覆われるようにす
る。即ち、P型基板11とNウェル15a,15bの界
面がすべて遮光層29a,29bで覆われるようにす
る。これによって、遮光層がそれらの間に介在する配線
によって分断された場合にも、基板とウェル間のPN接
合は完全に遮光されることとなり、不要な光生成電荷に
よる誤動作やラッチアップ現象の影響が的確に回避でき
る。In the structure shown in FIGS. 1 and 2, N +
The buried layers 13a and 13b and the N wells 15a and 15b are separated from each other so that the N wells 15a and 15b are completely covered by the light shielding layers 29a and 29b, respectively. That is, the interfaces between the P-type substrate 11 and the N wells 15a and 15b are all covered with the light shielding layers 29a and 29b. As a result, even if the light-shielding layer is divided by the wiring interposed between them, the PN junction between the substrate and the well is completely shielded from light, and the influence of malfunction or latch-up phenomenon due to unnecessary photo-generated charges. Can be avoided exactly.
【0022】次に、図3は、本発明の第2の実施形態に
係わる半導体受光素子の垂直走査回路付近の構成を示す
概略的平面図である。同図の構成においては、前記第1
の実施形態の場合と同様に、N+埋込み層およびNウェ
ルがそれぞれ分割されてN+埋込み層13a,13bお
よびNウェル15a,15bとして構成されている。第
2層目のアルミ層によって遮光層33a,33bを形成
し、Nウェル15a,15bを遮光している。但し、図
3の構成では、第2層目のアルミ層で形成した遮光層3
3a,33bが各Nウェル15a,15bの全体を遮光
することができない場合、あるいは全体を遮光しない場
合に、1層目のアルミ層で別の遮光層35a,35bを
形成している。但し、この場合には、1層目のアルミに
よる遮光層35a,35bと2層目のアルミ層による遮
光層33a,33bとを一部重複させて、両遮光層の隙
間から入射光がもれ込まないようにしている。両遮光層
を重ね合わせるオーバラップ量は斜め方向からの入射光
をも遮光できる程度にしなければならない。Next, FIG. 3 is a schematic plan view showing the structure in the vicinity of the vertical scanning circuit of the semiconductor light receiving element according to the second embodiment of the present invention. In the configuration shown in FIG.
As in the case of the above embodiment, the N + buried layer and the N well are divided into N + buried layers 13a and 13b and N wells 15a and 15b, respectively. The second aluminum layer forms the light shielding layers 33a and 33b to shield the N wells 15a and 15b from light. However, in the configuration of FIG. 3, the light shielding layer 3 formed of the second aluminum layer is used.
When 3a and 33b cannot shield the whole of each N well 15a and 15b, or when it does not shield the whole, well, another light shielding layers 35a and 35b are formed by the first aluminum layer. However, in this case, the light shielding layers 35a and 35b made of aluminum of the first layer and the light shielding layers 33a and 33b made of the second layer of aluminum are partially overlapped, and the incident light leaks from the gap between the both light shielding layers. I try not to get involved. The overlapping amount of the two light-shielding layers to be overlapped should be such that incident light from an oblique direction can be shielded.
【0023】即ち、図3の構成では、Nウェル15aは
第1層目のアルミ層による遮光層35aと第2層目のア
ルミ層による遮光層33aによって遮光し、Nウェル1
5bは第1層目のアルミ層で構成される遮光層35bと
第2層のアルミ層で構成される遮光層33bによって遮
光している。このような構成により、第2層アルミのみ
でウェル全体を遮光できない場合に、第1層アルミを部
分的に重ね合わせて配置し遮光層として併用することに
より、ウェル全体を安全に遮光することが可能になる。
これによって、第2層アルミを例えばクロックライン3
7などとして使用することができ、第1層アルミもクロ
ックまたは電源ライン39a,39bなどとして利用す
ることができ、的確な配線を行なうことが可能になる。That is, in the configuration of FIG. 3, the N well 15a is shielded from light by the light shielding layer 35a made of the first aluminum layer and the light shielding layer 33a made of the second aluminum layer.
The light shielding layer 5b is shielded by a light shielding layer 35b composed of a first aluminum layer and a light shielding layer 33b composed of a second aluminum layer. With this configuration, when the entire well cannot be shielded by the second layer aluminum alone, the entire well can be shielded safely by partially arranging the first layer aluminum and using it as a light shielding layer. It will be possible.
This allows the second layer aluminum to be connected to the clock line 3 for example.
7 and the like, the first layer aluminum can also be used as the clock or power supply lines 39a, 39b, etc., and proper wiring can be performed.
【0024】次に、図4は、本発明の第3の実施形態に
係わる半導体受光素子の垂直走査回路付近の概略的な構
成を示す平面図である。また、図5は、図4のA−A線
に沿った断面図である。これらの図に示される構成で
は、半導体基板11に形成されるN+埋込み層13,N
ウェル15、Pウェル17,19の構成は、前記図9お
よび図10(a)に示されるものと同じであり、同じ部
分には同じ参照数字が使用されている。図4の構成で
は、2層目のアルミニウム層をクロックライン41とし
て使用したい場合、必然的に2層目のアルミニウム層で
構成される遮光層は29a,29bのように分断される
ことになる。このような場合、図4のB,C,D,Eで
示される領域のPN接合は遮光されないこととなり、光
照射された場合には光電荷が生成され素子の誤動作など
を生じる恐れがある。Next, FIG. 4 is a plan view showing a schematic structure in the vicinity of a vertical scanning circuit of a semiconductor light receiving element according to the third embodiment of the present invention. Further, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the configurations shown in these figures, the N + buried layers 13 and N formed in the semiconductor substrate 11 are
The structures of the well 15 and the P wells 17 and 19 are the same as those shown in FIG. 9 and FIG. 10A, and the same reference numerals are used for the same portions. In the configuration of FIG. 4, when it is desired to use the second aluminum layer as the clock line 41, the light shielding layer composed of the second aluminum layer is necessarily divided into 29a and 29b. In such a case, the PN junctions in the regions indicated by B, C, D, and E in FIG. 4 are not shielded from light, and when irradiated with light, photocharges are generated, which may cause malfunction of the device.
【0025】しかしながら、図4の構成では、遮光され
ない領域に、参照数字43で示される電源ラインを通
し、複数箇所に設けたコンタクト45によってNウェル
15の電位を所定電位に固定している。この場合の電源
ライン43は、図4では第2層アルミで構成されてい
る。但し、第1層アルミなどで構成することもできる。
アルミ配線で形成した電源ライン43は、抵抗値が半導
体基板やウェルなどと比較して小さいから、ウェルや基
板各部の電位を所定電位に的確に固定できる。このよう
なウェルまたは基板の電位を固定することによって、入
射光によって生じた不要な光生成電荷を所定電位の電源
ラインに吸収することができ、PN接合の電位変動を押
さえ誤動作やラッチアップ現象が回避できる。なお、図
4の実施形態では、遮光されない領域や迷光が容易に到
達する部分にはトランジスタなどを形成するアクティブ
領域を設けないことが望ましい。However, in the configuration of FIG. 4, the power line indicated by the reference numeral 43 is passed through the non-light-shielded region, and the potential of the N well 15 is fixed to a predetermined potential by the contacts 45 provided at a plurality of locations. In this case, the power supply line 43 is made of the second layer aluminum in FIG. However, the first layer may be made of aluminum or the like.
Since the resistance value of the power supply line 43 formed of aluminum wiring is smaller than that of the semiconductor substrate or the well, the potential of the well or each part of the substrate can be accurately fixed to a predetermined potential. By fixing the potential of the well or the substrate as described above, unnecessary photo-generated charges generated by the incident light can be absorbed in the power supply line of a predetermined potential, and the potential fluctuation of the PN junction can be suppressed to prevent malfunction or latch-up phenomenon. It can be avoided. Note that in the embodiment of FIG. 4, it is desirable not to provide an active region for forming a transistor or the like in a region that is not shielded or a portion where stray light easily reaches.
【0026】上述のウェル電位の固定は、図4に示され
る構成に限られることなく、前記第1および第2の実施
形態の構成に適用しても効果的であり、入射光による影
響をさらに低減することができる。前記各実施形態に共
通に使用できる電位固定の方法につき図6および図7を
用いて説明する。図6は、1つのNウェル付近の概略的
な構成を示す平面図であり、図7は図6のA−A線に沿
った断面図である。これらの図に示される構成では、P
型半導体基板47にN+型埋込み層49が形成されてお
り、該N+埋込み層49の上にNウェル51が形成され
ている。また、Nウェル51内にはPウェル53が形成
されている。The fixation of the well potential described above is not limited to the configuration shown in FIG. 4, but is effective when applied to the configurations of the first and second embodiments, and the influence of incident light is further increased. It can be reduced. A method of fixing the electric potential that can be commonly used in the respective embodiments will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a plan view showing a schematic configuration in the vicinity of one N well, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA of FIG. In the configurations shown in these figures, P
Type semiconductor substrate 47 are formed an N + type buried layer 49, N-well 51 on the said N + buried layer 49 is formed. A P well 53 is formed in the N well 51.
【0027】図6および図7に示される構成では、Pウ
ェル53の周辺部、即ちNウェル51との境界に近い部
分、に沿ってアルミ配線57aを形成する。また、この
アルミ配線57aに沿ってPウェル53内にP+型拡散
領域57bを形成しコンタクトホールを介してアルミ配
線57aと複数箇所で接続する。また、Nウェル51の
周辺部即ちPウェル53との境界部分および外周部にア
ルミ配線55aを設け、Nウェル51側に形成したN+
型拡散領域55bと複数箇所でコンタクトホールを介し
て接続する。また、Nウェル51の外側の分離領域とな
るPウェル54の電位は、Nウェル51を囲む部分にア
ルミ配線59aを設け、Pウェル54側に形成したP+
型拡散領域59bとコンタクトホールを介して複数箇所
で接続する。なお、各拡散領域55b,57b,59b
は連続的に形成してもよく、あるいは対応するアルミ配
線に沿って点在させてもよい。In the structure shown in FIGS. 6 and 7, aluminum wiring 57a is formed along the peripheral portion of P well 53, that is, the portion near the boundary with N well 51. Further, a P + type diffusion region 57b is formed in the P well 53 along the aluminum wiring 57a, and is connected to the aluminum wiring 57a at a plurality of places through contact holes. Further, an aluminum wiring 55a is provided in the peripheral portion of the N well 51, that is, the boundary portion with the P well 53 and the outer peripheral portion thereof, and N + formed on the N well 51 side
It is connected to the mold diffusion region 55b at a plurality of places through contact holes. The potential of the P well 54, which is the isolation region outside the N well 51, is P + formed on the P well 54 side by providing the aluminum wiring 59a in the portion surrounding the N well 51.
Connection is made with the mold diffusion region 59b at a plurality of locations through contact holes. The diffusion regions 55b, 57b, 59b
May be formed continuously or may be scattered along the corresponding aluminum wiring.
【0028】このような構成によって、各アルミ配線5
5a,57a,59aをそれぞれ所定の電位に固定する
ことにより、たとえ遮光層のない領域からの迷光による
光生成電荷があったとしても、ウェル電位の変動が抑制
されるから、ラッチアップ現象などの不都合は生じな
い。なお、Pウェル54の電位はP+拡散領域59bで
基板電位に固定すればよい。With this configuration, each aluminum wiring 5
By fixing 5a, 57a, and 59a to predetermined potentials respectively, even if there are photo-generated charges due to stray light from the region without the light-shielding layer, fluctuations in the well potential are suppressed, so that a latch-up phenomenon or the like occurs. There is no inconvenience. The potential of the P well 54 may be fixed to the substrate potential in the P + diffusion region 59b.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、回路構
成が複雑になりかつ回路規模か大きくなって、遮光用の
アルミニウム層が分断された場合でも、基板とウェル
間、その他で形成されるPN接合部分は完全に遮光する
ことができ、光照射によって無用の光生成電荷が生じて
回路の誤動作やラッチアップ現象が生じることが的確に
防止される。従って、半導体受光素子にたとえ強い光が
照射された場合でも、安定な動作が行なわれ、高い信頼
性を維持することが可能になる。As described above, according to the present invention, even when the light-shielding aluminum layer is divided due to a complicated circuit configuration and a large circuit scale, it is formed between the substrate and the well. The PN junction portion can be completely shielded from light, and it is possible to appropriately prevent unnecessary photo-generated electric charges from being generated by light irradiation and causing a malfunction of the circuit or a latch-up phenomenon. Therefore, even if the semiconductor light receiving element is irradiated with strong light, stable operation is performed and high reliability can be maintained.
【0030】さらに、本発明によれば回路構成が複雑に
なりかつ回路規模が大きくなって遮光層が分断された結
果、完全には遮光できない領域が生じても、ウェル電位
の固定によって光生成電荷によるウェル電位の変動を押
えることができる。従って、強い入射光によって光生成
電荷が生じても回路の誤動作やラッチアップ現象を防止
することができる。Further, according to the present invention, even if there is a region where light cannot be completely shielded as a result of the circuit structure becoming complicated and the circuit scale becoming large and the light shielding layer being divided, the photo-generated charge is fixed by fixing the well potential. Fluctuation of the well potential due to can be suppressed. Therefore, even if the photo-generated electric charges are generated by the strong incident light, it is possible to prevent the circuit malfunction and the latch-up phenomenon.
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる半導体受光素
子の半導体基板構造ならびに配線構成を示す概略的平面
図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a semiconductor substrate structure and a wiring configuration of a semiconductor light receiving element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】本発明の第2の実施形態に係わる半導体受光素
子の半導体基板構造ならびに配線構成を示す概略的平面
図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a semiconductor substrate structure and a wiring configuration of a semiconductor light receiving element according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施形態に係わる半導体受光素
子の半導体基板構造ならびに配線構成を示す概略的平面
図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a semiconductor substrate structure and a wiring configuration of a semiconductor light receiving element according to a third embodiment of the present invention.
【図5】図4のA−A線に沿った断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4;
【図6】ウェル電位の固定方法を説明するための概略的
平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a method of fixing a well potential.
【図7】図6のA−A線に沿った断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 6;
【図8】一般的な固体撮像装置の概略的な構成を示す説
明的ブロック図である。FIG. 8 is an explanatory block diagram showing a schematic configuration of a general solid-state imaging device.
【図9】従来の半導体受光素子の半導体基板構造ならび
に配線構成を説明するための概略的平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view for explaining a semiconductor substrate structure and a wiring configuration of a conventional semiconductor light receiving element.
【図10】図9のA−A線に沿った断面図であり、
(a)は遮光層が分断されない場合の構成を示し、
(b)は遮光層が分断される場合の構成を示す。10 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
(A) shows the structure when the light shielding layer is not divided,
(B) shows the structure when the light shielding layer is divided.
11 半導体基板 13,13a,13b N+埋込み層 15,15a,15b Nウェル 17,19 Pウェル 21 絶縁層 23a,23b クロックライン 25a,25b 電源ライン 27 駆動ライン 29,29a,29b 遮光層 31,41 クロックライン 33a,33b 第2層アルミによる遮光層 35a,35b 第1層アルミによる遮光層 37 クロックライン 39a,39b 電源ライン 43 電位固定用電源ライン 45 コンタクト11 semiconductor substrate 13, 13a, 13b N + buried layer 15, 15a, 15b N well 17, 19 P well 21 insulating layer 23a, 23b clock line 25a, 25b power line 27 drive line 29, 29a, 29b light shielding layer 31, 41 Clock line 33a, 33b Light shielding layer made of second layer aluminum 35a, 35b Light shielding layer made of first layer aluminum 37 Clock line 39a, 39b Power supply line 43 Potential fixing power supply line 45 contacts
Claims (7)
るための受光部領域と該受光部領域以外の領域とを有す
る半導体受光素子であって、 前記受光部領域以外の領域上に形成された遮光層を具備
し、該遮光層は複数領域に分割され、各領域が少なくと
も半導体基板に設けられたウェル領域を覆っていること
を特徴とする半導体受光素子。1. A semiconductor light-receiving element having a light-receiving portion region for converting incident light into a corresponding electric signal and a region other than the light-receiving portion region, the semiconductor light-receiving element being formed on a region other than the light-receiving portion region. And a light-blocking layer, the light-blocking layer being divided into a plurality of regions, each region covering at least a well region provided in the semiconductor substrate.
からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体受光
素子。2. The semiconductor light receiving element according to claim 1, wherein the light shielding layer is made of a second aluminum layer.
れ、それぞれの遮光層は少なくとも他の一つの遮光層と
部分的に重なり合い、複数の遮光層によってウェル領域
を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
受光素子。3. The light-shielding layer comprises a plurality of light-shielding layers, each light-shielding layer partially overlapping at least one other light-shielding layer, and the plurality of light-shielding layers cover the well region. The semiconductor light receiving element according to claim 1.
のアルミニウム層から構成されることを特徴とする請求
項3に記載の半導体受光素子。4. The semiconductor light receiving element according to claim 3, wherein the plurality of light shielding layers are composed of a first layer and a second layer of aluminum layers.
の電位をそれぞれ複数箇所で所定の電位に固定したこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導
体受光素子。5. The semiconductor light receiving element according to claim 1, wherein the potentials of the semiconductor substrate and the outer peripheral portion of each well are fixed at a predetermined potential at a plurality of points.
るための受光部領域と該受光部領域以外の領域とを有す
る半導体受光素子であって、 前記受光部領域以外の領域上に形成された遮光層を具備
し、該遮光層は複数部分に分割され、この分割により半
導体基板または該半導体基板に形成されたウェル領域上
に遮光されない部分が生じた場合に、該遮光されない部
分で前記半導体基板またはウェル領域の電位を所定電位
に固定したことを特徴とする半導体受光素子。6. A semiconductor light-receiving element having a light-receiving portion region for converting incident light into a corresponding electric signal and a region other than the light-receiving portion region, the semiconductor light-receiving element being formed on a region other than the light-receiving portion region. A light-shielding layer, the light-shielding layer is divided into a plurality of portions, and when a light-shielding portion is formed on a semiconductor substrate or a well region formed on the semiconductor substrate due to this division, the semiconductor is protected by the light-shielding portion. A semiconductor light receiving element characterized in that the potential of a substrate or a well region is fixed to a predetermined potential.
の外周部分を、それぞれ複数箇所で所定の電位に固定し
たことを特徴とする請求項6に記載の半導体受光素子。7. The semiconductor light receiving element according to claim 6, wherein the semiconductor substrate and / or the outer peripheral portion of each well is fixed to a predetermined potential at a plurality of positions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08746396A JP3487069B2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor light receiving element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08746396A JP3487069B2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor light receiving element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09252101A true JPH09252101A (en) | 1997-09-22 |
JP3487069B2 JP3487069B2 (en) | 2004-01-13 |
Family
ID=13915588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP08746396A Expired - Lifetime JP3487069B2 (en) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | Semiconductor light receiving element |
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JP (1) | JP3487069B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008198694A (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Tdk Corp | Light receiving device |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP08746396A patent/JP3487069B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008198694A (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Tdk Corp | Light receiving device |
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