JPWO2019186750A1 - Solid-state image sensor - Google Patents

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Abstract

固体撮像素子(100)は、基板(7)にアレイ状に配列された複数の画素領域(1〜4)を有し、複数の画素領域(1〜4)のそれぞれは、受光した光を光電変換し、複数の画素領域(1〜4)は、第1の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第1の光電変換層(15a)を含む第1の画素領域(1)と、第1の波長領域とは異なる第2の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第2の光電変換層(15b)を含む第2の画素領域(2)と、を含み、複数の画素領域(1〜4)は、素子分離領域(5)により分離されている。The solid-state image sensor (100) has a plurality of pixel regions (1 to 4) arranged in an array on the substrate (7), and each of the plurality of pixel regions (1 to 4) photoelectrically receives received light. The first pixel to be converted and the plurality of pixel regions (1 to 4) includes a first photoelectric conversion layer (15a) that photoelectrically converts light in the first wavelength region and multiplys the charge by avalanche multiplication. A second pixel comprising a region (1) and a second photoelectric conversion layer (15b) that photoelectrically converts light in a second wavelength region different from the first wavelength region and multiplys the charge by avalanche multiplication. A plurality of pixel regions (1 to 4) including a region (2) are separated by an element separation region (5).

Description

本開示は、固体撮像素子に関する。 The present disclosure relates to a solid-state image sensor.

近赤外光(以下、IR光と表記)に高い分光感度特性を有する固体撮像素子として、化合物半導体を用いた固体撮像素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a solid-state image sensor having high spectral sensitivity characteristics for near-infrared light (hereinafter referred to as IR light), a solid-state image sensor using a compound semiconductor is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に記載された固体撮像素子は、半導体基板(InP基板)上に形成され、単層の化合物半導体InGaAsNからなる第1の受光層と、第1の受光層よりも長波長側の光吸収効率が高い量子井戸構造(InP/InAsP)からなる第2の受光層とを備えている。 The solid-state image sensor described in Patent Document 1 is formed on a semiconductor substrate (InP substrate), and has a first light receiving layer made of a single-layer compound semiconductor InGaAsN and light having a longer wavelength side than the first light receiving layer. It includes a second light receiving layer made of a quantum well structure (InP / InAsP) having high absorption efficiency.

特開2008−153311号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-153311

このような化合物半導体を用いた固体撮像素子の課題として、ウエハコストが高いことがあげられる。また、固体撮像素子を製造するためのプロセスコストも高い。そのため、ウエハコスト及びプロセスコストが安くなるシリコン基板を用い、かつ、IR光の検出効率を確保するために空乏層を厚く設計した固体撮像素子が提案されている。 One of the problems with solid-state image sensors using such compound semiconductors is the high wafer cost. In addition, the process cost for manufacturing the solid-state image sensor is also high. Therefore, a solid-state image sensor has been proposed in which a silicon substrate with low wafer cost and process cost is used and a depletion layer is designed to be thick in order to secure the detection efficiency of IR light.

しかしながら、このような構造の固体撮像素子は、高電圧駆動が前提であり、消費電力を抑制しつつ、且つ、IR光と可視光(特に、波長の短い青色光)との検出効率を両方とも向上させることが困難となる。 However, the solid-state image sensor having such a structure is premised on high-voltage drive, and while suppressing power consumption, both IR light and visible light (particularly blue light having a short wavelength) can be detected efficiently. It becomes difficult to improve.

本開示は、異なる波長の検出効率をそれぞれ向上させる固体撮像素子を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a solid-state image sensor that improves the detection efficiency of different wavelengths.

本開示に係る固体撮像素子は、基板にアレイ状に配列された複数の画素領域を有し、前記複数の画素領域のそれぞれは、受光した光を光電変換し、前記複数の画素領域は、第1の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第1の光電変換層を含む第1の画素領域と、前記第1の波長領域とは異なる第2の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第2の光電変換層を含む第2の画素領域と、を含み、前記複数の画素領域は、素子分離領域により分離されている。 The solid-state image sensor according to the present disclosure has a plurality of pixel regions arranged in an array on a substrate, each of the plurality of pixel regions photomultipliers the received light, and the plurality of pixel regions are the first. A first pixel region including a first photoelectric conversion layer that photomultipliers light in one wavelength region and multipliers the charge by avalanche multiplication, and a second wavelength region different from the first wavelength region. A second pixel region including a second photoelectric conversion layer that photomultipliers light and multipliers the charge by avalanche multiplication is included, and the plurality of pixel regions are separated by an element separation region.

本開示の一態様に係る固体撮像素子によれば、異なる波長の検出効率をそれぞれ向上させることができる。 According to the solid-state image sensor according to one aspect of the present disclosure, it is possible to improve the detection efficiency of different wavelengths.

図1は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の構造を示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing the structure of the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure. 図2は、図1のII−II線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の断面を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in line II-II of FIG. 図3は、図1のIII−III線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の断面を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in lines III-III of FIG. 図4は、図1のIV−IV線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の断面を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in the IV-IV line of FIG. 図5Aは、図1のII−II線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例を説明するための断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view for explaining a first example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in line II-II of FIG. 図5Bは、図1のIII−III線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例を説明するための断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view for explaining a first example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in lines III-III of FIG. 図5Cは、図1のIV−IV線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第1例を説明するための断面図である。FIG. 5C is a cross-sectional view for explaining a first example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in the IV-IV line of FIG. 図6Aは、図1のII−II線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第2例を説明するための断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view for explaining a second example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in line II-II of FIG. 図6Bは、図1のIII−III線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第2例を説明するための断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view for explaining a second example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure according to lines III-III of FIG. 図6Cは、図1のIV−IV線における、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子の製造方法の第2例を説明するための断面図である。FIG. 6C is a cross-sectional view for explaining a second example of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure in the IV-IV line of FIG. 図7は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子が有する素子分離領域の第1例であるトレンチ分離構造を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a trench separation structure which is a first example of an element separation region included in the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure. 図8は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子が有する素子分離領域の第2例である注入分離構造を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an injection separation structure which is a second example of an element separation region included in the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure.

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素について説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below show a specific example of the present disclosure. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, steps, the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. This disclosure is limited only by the scope of claims. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present disclosure will be described.

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、実質的に同一の構成に対する重複説明は省略する場合がある。 It should be noted that each figure is a schematic view and is not necessarily exactly shown. In addition, duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted.

また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)及び下方向(鉛直下方)を指すものではない。また、「上方」及び「下方」という用語は、2つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、2つの構成要素が互いに密着して配置されて2つの構成要素が接する場合にも適用される。 Further, in the present specification, the terms "upper" and "lower" do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition. Also, the terms "upper" and "lower" are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other.

また、本明細書において、「上面」とは、固体撮像素子の光の受光側を示す。 Further, in the present specification, the “top surface” refers to the light receiving side of the solid-state image sensor.

また、「平面視」とは、固体撮像素子を受光面側から見た場合を示す。 Further, the “planar view” refers to a case where the solid-state image sensor is viewed from the light receiving surface side.

また、本明細書において、「深さ」又は「厚さ」とは、基板の主面の法線方向における長さを示す。 Further, in the present specification, the "depth" or "thickness" indicates the length of the main surface of the substrate in the normal direction.

(実施の形態)
[構成]
まず、本実施の形態に係る固体撮像素子の構成について説明する。
(Embodiment)
[Constitution]
First, the configuration of the solid-state image sensor according to the present embodiment will be described.

図1は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子100の構造を示す上面図である。 FIG. 1 is a top view showing the structure of the solid-state image sensor 100 according to the embodiment of the present disclosure.

固体撮像素子100は、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する構造を有するAPD(Avalanche Photo Diode)である。具体的には、固体撮像素子100は、基板にアレイ状に配列された複数の画素領域を有する。また、複数の画素領域のそれぞれは、受光した光を光電変換する。複数の画素領域は、第1の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第1の光電変換層を含む第1の画素領域と、第1の波長領域とは異なる第2の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第2の光電変換層を含む第2の画素領域と、を含む。例えば、固体撮像素子100の受光面側には、特定の波長の光を透過させる図示しないカラーフィルタが配置されている。 The solid-state image sensor 100 is an APD (Avalanche Photodiode) having a structure in which an electric charge is multiplied by an avalanche multiplier. Specifically, the solid-state image sensor 100 has a plurality of pixel regions arranged in an array on a substrate. In addition, each of the plurality of pixel regions photoelectrically converts the received light. The plurality of pixel regions are different from the first wavelength region and the first pixel region including the first photomultiplier layer that photomultipliers the light in the first wavelength region and multiplys the charge by avalanche multiplication. Includes a second pixel region that includes a second photomultiplier layer that photomultipliers light in the second wavelength region and multiplys the charge by avalanche multiplication. For example, a color filter (not shown) that transmits light of a specific wavelength is arranged on the light receiving surface side of the solid-state image sensor 100.

また、複数の画素領域は、素子分離領域5により分離されている。例えば、第1の波長領域は、第2の波長領域よりも長波長側の領域である。具体的には、第1の波長領域の光は、近赤外光であり、第2の波長領域の光は、可視光である。 Further, the plurality of pixel regions are separated by the element separation region 5. For example, the first wavelength region is a region on the longer wavelength side than the second wavelength region. Specifically, the light in the first wavelength region is near-infrared light, and the light in the second wavelength region is visible light.

また、平面視において、第1の画素領域は、第2の画素領域よりも面積が小さい。 Further, in a plan view, the area of the first pixel region is smaller than that of the second pixel region.

本実施の形態においては、固体撮像素子100は、4つのアバランシェ増倍領域から構成されている。具体的には、固体撮像素子100は、近赤外光(IR光)向けのアバランシェ増倍領域である画素領域(第1の画素領域)1と、可視光のうちの赤色光(R光)向けのアバランシェ増倍領域である画素領域(第2の画素領域)2と、可視光のうちの緑色(G光)向けのアバランシェ増倍領域である画素領域(第3の画素領域)3と、可視光のうちの青色光(B光)向けのアバランシェ増倍領域である画素領域(第4の画素領域)4と、を有する。 In the present embodiment, the solid-state image sensor 100 is composed of four avalanche multiplication regions. Specifically, the solid-state image sensor 100 includes a pixel region (first pixel region) 1 which is an avalanche magnification region for near-infrared light (IR light) and red light (R light) of visible light. The pixel area (second pixel area) 2 which is the avalanche magnification area for the visible light, and the pixel area (third pixel area) 3 which is the avalanche magnification area for the green (G light) of the visible light. It has a pixel region (fourth pixel region) 4, which is an avalanche multiplication region for blue light (B light) of visible light.

画素領域1〜4のそれぞれは、素子分離領域5で電気的に分離されている。 Each of the pixel regions 1 to 4 is electrically separated by the element separation region 5.

素子分離領域5は、トレンチ分離法又は注入分離法で形成される各画素領域をそれぞれ電気的に分離する分離部である。トレンチ分離法で形成される素子分離領域5としては、例えば、DTI(Deep Trench Isolation)構造が採用される。 The element separation region 5 is a separation portion that electrically separates each pixel region formed by the trench separation method or the injection separation method. As the element separation region 5 formed by the trench separation method, for example, a DTI (Deep Trench Isolation) structure is adopted.

また、画素領域1の周りの素子分離領域5は、他の画素領域2〜4の周りのものに比べて、混色対策として分離幅(つまり、平面視における幅)が厚くなっている。 Further, the element separation region 5 around the pixel region 1 has a thicker separation width (that is, a width in a plan view) as a measure against color mixing, as compared with those around the other pixel regions 2 to 4.

素子分離領域5の製造方法の詳細については、後述する。 Details of the manufacturing method of the element separation region 5 will be described later.

また、画素領域1と画素領域2との間に存在する素子分離領域5の内側の領域には、トランジスタ6が配置されている。具体的には、トランジスタ6は、平面視において、複数の画素領域1〜4の間に設けられている。また、トランジスタ6は、平面視において、素子分離領域に囲まれている。 Further, the transistor 6 is arranged in the region inside the element separation region 5 existing between the pixel region 1 and the pixel region 2. Specifically, the transistor 6 is provided between the plurality of pixel regions 1 to 4 in a plan view. Further, the transistor 6 is surrounded by an element separation region in a plan view.

トランジスタ6には、複数の画素領域1〜4のうちの少なくとも1つで光電変換されることで生成された電荷を読み出すためのトランジスタである。なお、トランジスタ6は、例えば、読み出しトランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ等のトランジスタである。 The transistor 6 is a transistor for reading out the electric charge generated by photoelectric conversion in at least one of the plurality of pixel regions 1 to 4. The transistor 6 is, for example, a transistor such as a read transistor, a reset transistor, or an amplification transistor.

なお、図1には、4つの画素領域1〜4に対して9つのトランジスタ6が形成されているが、画素領域に対するトランジスタ6の数は、1つの画素領域に対して、少なくとも1つのトランジスタがあればよく、特に限定されない。 In FIG. 1, nine transistors 6 are formed for the four pixel regions 1 to 4, but the number of transistors 6 for the pixel region is such that at least one transistor is formed for one pixel region. It suffices, and is not particularly limited.

図2は、図1のII−II線における、固体撮像素子100の断面を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor 100 in line II-II of FIG.

固体撮像素子100は、Psub基板(基板)7と、P−層8と、P+層9と、N+層10a、10bと、制御回路17とを有する。 The solid-state image sensor 100 includes a Psub substrate (board) 7, a P- layer 8, a P + layer 9, an N + layer 10a and 10b, and a control circuit 17.

Psub基板7は、第2導電型の半導体基板である。Psub基板7は、例えば、P型のシリコン基板である。 The Psub substrate 7 is a second conductive type semiconductor substrate. The Psub substrate 7 is, for example, a P-type silicon substrate.

Psub基板7の主面7a上にエピタキシャル成長されたP−層8は、各画素領域1〜4におけるAPD増倍領域であり、第2導電型の半導体層である。 The P-layer 8 epitaxially grown on the main surface 7a of the Psub substrate 7 is an APD multiplying region in each of the pixel regions 1 to 4, and is a second conductive type semiconductor layer.

P+層9は、P−層8よりも不純物濃度が高い第2導電型の半導体層であり、例えば、P型の層である。 The P + layer 9 is a second conductive type semiconductor layer having a higher impurity concentration than the P− layer 8, and is, for example, a P type layer.

N+層10a、10bは、第1導電型の半導体層であり、例えば、N型の層である。 The N + layers 10a and 10b are first conductive type semiconductor layers, for example, N type layers.

なお、以下では、第1導電型をN型、第2導電型をP型として説明する。固体撮像素子100は、以下で説明するP型及びN型が、全て反転した構造でもよい。つまり、第1導電型がP型であり、第2導電型がN型でもよい。 In the following, the first conductive type will be described as N type, and the second conductive type will be described as P type. The solid-state image sensor 100 may have a structure in which the P-type and the N-type described below are all inverted. That is, the first conductive type may be P type, and the second conductive type may be N type.

N+層10a、10bと、P−層8及びP+層9とによって、受光した光を光電変換し、光電変換した電荷は、トランジスタ6に読み出される。 The light received by the N + layers 10a and 10b, the P-layer 8 and the P + layer 9 is photoelectrically converted, and the photoelectrically converted charges are read out to the transistor 6.

ここで、「+(プラス)」及び「−(マイナス)」は相対的な不純物の濃度の違いを示している。各層の不純物濃度としては、P+層9は、1E17cm−3以上であり、P−層8は、1E15cm−3であり、N+層10a、10bは、1E17cm−3が例示される。なお、各層の不純物濃度は、特に限定される訳ではない。なお、以下で説明するN+層10c(図3参照)及びN+層10d(図4参照)もまた、N型の半導体層であり、不純物濃度もまた、いずれも1E17cm−3が例示される。Here, "+ (plus)" and "-(minus)" indicate a relative difference in the concentration of impurities. The impurity concentration of each layer, P + layer 9 is 1E17 cm -3 or more, P- layer 8 is 1E15 cm -3, N + layer 10a, 10b is 1E17 cm -3 is exemplified. The impurity concentration of each layer is not particularly limited. The N + layer 10c (see FIG. 3) and the N + layer 10d (see FIG. 4) described below are also N-type semiconductor layers, and the impurity concentration is also exemplified as 1E17cm-3.

P−層8と、P+層9と、N+層10a、10bとの各層は、例えば、Psub基板7と同一の材料であり、シリコンが例示される。 Each layer of the P-layer 8, the P + layer 9, and the N + layers 10a and 10b is made of the same material as the Psub substrate 7, and silicon is exemplified.

画素領域1は、例えば、近赤外光(つまり、IR光であり、例えば、波長が700nm以上1100nm以下の光)を受光して光電変換する領域であり、P+層9aと、P−層(第2の半導体領域)8aと、N+層(第1の半導体領域)10aと、から構成されている。 The pixel region 1 is, for example, a region that receives near-infrared light (that is, IR light, for example, light having a wavelength of 700 nm or more and 1100 nm or less) and performs photoelectric conversion. It is composed of a second semiconductor region) 8a and an N + layer (first semiconductor region) 10a.

Psub基板7上にエピタキシャル成長されたP−層8aは、P−層8の一部であり、画素領域1におけるアバランシェ増倍領域である。 The P-layer 8a epitaxially grown on the Psub substrate 7 is a part of the P-layer 8 and is an avalanche multiplication region in the pixel region 1.

P+層9aは、P+層9の一部であり、P−層8aよりも不純物濃度が高いP型の層である。 The P + layer 9a is a part of the P + layer 9 and is a P-type layer having a higher impurity concentration than the P- layer 8a.

N+層10aは、N型の層である。 The N + layer 10a is an N-type layer.

つまり、P−層8a及びP−層8と、P+層9a及びPsub基板7とは、それぞれ同一の構成要素(つまり、同一の材料)であるが、画素領域1の構成要素であるか否かの違いにより表記を変えている。 That is, the P-layer 8a and the P-layer 8 and the P + layer 9a and the Psub substrate 7 are the same constituent elements (that is, the same material), but whether or not they are the constituent elements of the pixel region 1. The notation is changed due to the difference in.

光電変換層(第1の光電変換層)15aは、N+層10aと、P−層8aとによって、受光した光を光電変換する層である。光電変換層15aにより光電変換されて生成した電荷は、複数のトランジスタ6のうちの1つに読み出される。 The photoelectric conversion layer (first photoelectric conversion layer) 15a is a layer that photoelectrically converts the received light by the N + layer 10a and the P− layer 8a. The electric charge generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion layer 15a is read out by one of the plurality of transistors 6.

画素領域2は、例えば、赤色光(つまり、R光であり、例えば、波長が600nm以上700nm未満の光)を受光して光電変換する領域であり、P+層9bと、P−層(第4の半導体領域)8bと、N+層(第3の半導体領域)10bと、から構成されている。 The pixel region 2 is, for example, a region that receives red light (that is, R light, for example, light having a wavelength of 600 nm or more and less than 700 nm) and performs photoelectric conversion, and is a P + layer 9b and a P- layer (fourth layer). (Semiconductor region) 8b and N + layer (third semiconductor region) 10b.

Psub基板7上にエピタキシャル成長されたP−層8bは、P−層8の一部であり、画素領域2におけるアバランシェ増倍領域である。 The P-layer 8b epitaxially grown on the Psub substrate 7 is a part of the P-layer 8 and is an avalanche multiplication region in the pixel region 2.

P+層9bは、P+層9の一部であり、P−層8bよりも不純物濃度が高いP型の層である。 The P + layer 9b is a part of the P + layer 9 and is a P-type layer having a higher impurity concentration than the P- layer 8b.

N+層10bは、N型の層である。 The N + layer 10b is an N-type layer.

つまり、P−層8b及びP−層8と、P+層9b及びPsub基板7とは、それぞれ同一の構成要素(つまり、同一の材料)であるが、画素領域2の構成要素であるか否かの違いにより表記を変えている。 That is, the P-layer 8b and the P-layer 8 and the P + layer 9b and the Psub substrate 7 are the same constituent elements (that is, the same material), but whether or not they are the constituent elements of the pixel region 2. The notation is changed due to the difference in.

光電変換層(第2の光電変換層)15bは、N+層10bと、P−層8bとによって、受光した光を光電変換する層である。光電変換層15bにより光電変換されて生成した電荷は、複数のトランジスタ6のうちの1つに読み出される。 The photoelectric conversion layer (second photoelectric conversion layer) 15b is a layer that photoelectrically converts the received light by the N + layer 10b and the P- layer 8b. The electric charge generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion layer 15b is read out by one of the plurality of transistors 6.

ここで、P−層8aと、P−層8bとは、厚さが異なる。具体的には、P−層8bの厚さ(深さ)に比べて、P−層8aの厚さ(深さ)は厚く(深く)形成されている。つまり、より長波長領域側の光を光電変換するP−層8aの方が、P−層8bよりも厚い。 Here, the thickness of the P-layer 8a and the thickness of the P-layer 8b are different. Specifically, the thickness (depth) of the P-layer 8a is formed thicker (deeper) than the thickness (depth) of the P-layer 8b. That is, the P-layer 8a that photoelectrically converts the light on the longer wavelength region side is thicker than the P-layer 8b.

P−層8aの厚さは、例えば、10μmであり、P−層8bの厚さは、例えば、5μmである。なお、各層の厚さは、これらの厚さに限定される訳ではない。画素領域1は、検出効率を確保するため、N+層10aとP−層8aとの間に形成される空乏層幅が厚くなるように、アバランシェ増倍領域である拡散層(つまり、P−層8a)を厚く形成することが重要である。 The thickness of the P-layer 8a is, for example, 10 μm, and the thickness of the P-layer 8b is, for example, 5 μm. The thickness of each layer is not limited to these thicknesses. The pixel region 1 is a diffusion layer (that is, a P-layer) which is an avalanche multiplication region so that the depletion layer width formed between the N + layer 10a and the P-layer 8a becomes thicker in order to ensure detection efficiency. It is important to form 8a) thickly.

また、平面視において、画素領域1と画素領域2との混色対策、及び、トランジスタ6を配置する領域の確保のため、画素領域1と画素領域2との間の素子分離領域5の幅は、画素領域2〜4の間の素子分離領域5の幅よりも、広く形成されている。 Further, in a plan view, the width of the element separation region 5 between the pixel region 1 and the pixel region 2 is set in order to prevent color mixing between the pixel region 1 and the pixel region 2 and to secure an region for arranging the transistor 6. It is formed wider than the width of the element separation region 5 between the pixel regions 2 to 4.

制御回路17は、Psub基板7に可変電圧を印加するための回路である。言い換えると、制御回路17は、異なる電圧をPsub基板7に印加可能な構成となっている。制御回路17は、具体的には、コンバータ等を含む電源回路で実現される。例えば、制御回路17は、商用電源等の外部電源から受けた電力に基づいて所定の電圧を生成して、生成した電圧をPsub基板7に印加する。制御回路17によって印加される電圧によって、各画素領域1〜4において、アバランシェ増倍が発生するか否かが決定される。 The control circuit 17 is a circuit for applying a variable voltage to the Psub board 7. In other words, the control circuit 17 has a configuration in which different voltages can be applied to the Psub substrate 7. Specifically, the control circuit 17 is realized by a power supply circuit including a converter and the like. For example, the control circuit 17 generates a predetermined voltage based on the electric power received from an external power source such as a commercial power source, and applies the generated voltage to the Psub substrate 7. The voltage applied by the control circuit 17 determines whether or not avalanche multiplication occurs in each of the pixel regions 1 to 4.

なお、図2以外の各図においては、制御回路17の図示を省略している。また、後述する図3〜8においては、トランジスタ6の記載を省略している。 In each drawing other than FIG. 2, the control circuit 17 is not shown. Further, in FIGS. 3 to 8 described later, the description of the transistor 6 is omitted.

図3は、図1のIII−III線における、固体撮像素子100の断面を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor 100 in lines III-III of FIG.

画素領域3は、例えば、緑色光(つまり、G光であり、例えば、波長が500nm以上600nm未満の光)を受光して光電変換する領域であり、P+層9cと、P−層(第8の半導体領域)8cと、N+層(第7の半導体領域)10cと、から構成されている。 The pixel region 3 is, for example, a region that receives green light (that is, G light, for example, light having a wavelength of 500 nm or more and less than 600 nm) and performs photoelectric conversion, and is a P + layer 9c and a P- layer (eighth). (Semiconductor region) 8c and N + layer (seventh semiconductor region) 10c.

Psub基板7上にエピタキシャル成長されたP−層8cは、P−層8の一部であり、画素領域3におけるアバランシェ増倍領域である。 The P-layer 8c epitaxially grown on the Psub substrate 7 is a part of the P-layer 8 and is an avalanche multiplication region in the pixel region 3.

P+層9cは、P+層9の一部であり、P−層8cよりも不純物濃度が高いP型の層である。 The P + layer 9c is a part of the P + layer 9 and is a P-type layer having a higher impurity concentration than the P- layer 8c.

N+層10cは、N型の層である。 The N + layer 10c is an N-type layer.

つまり、P−層8c及びP−層8と、P+層9c及びPsub基板7とは、それぞれ同一の構成要素(つまり、同一の材料)であるが、画素領域3の構成要素であるか否かの違いにより表記を変えている。 That is, the P-layer 8c and the P-layer 8 and the P + layer 9c and the Psub substrate 7 are the same constituent elements (that is, the same material), but whether or not they are the constituent elements of the pixel region 3. The notation is changed due to the difference in.

また、P−層8cの厚さに比べて、P−層8aの厚さは厚く形成されている。つまり、より長波長領域側の光を光電変換するP−層8aの方が、P−層8cよりも厚い。 Further, the thickness of the P-layer 8a is formed to be thicker than that of the P-layer 8c. That is, the P-layer 8a that photoelectrically converts the light on the longer wavelength region side is thicker than the P-layer 8c.

P−層8cの厚さは、3μmが例示されるが、この厚さに限定される訳ではない。 The thickness of the P-layer 8c is exemplified by 3 μm, but the thickness is not limited to this.

光電変換層(第3の光電変換層)15cは、N+層10cと、P−層8cとによって、受光した光を光電変換する層である。光電変換層15cにより光電変換されて生成した電荷は、複数のトランジスタ6のうちの1つに読み出される。 The photoelectric conversion layer (third photoelectric conversion layer) 15c is a layer that photoelectrically converts the received light by the N + layer 10c and the P− layer 8c. The electric charge generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion layer 15c is read out by one of the plurality of transistors 6.

図4は、図1のIV−IV線における、固体撮像素子100の断面を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the solid-state image sensor 100 in line IV-IV of FIG.

画素領域4は、例えば、青色光(つまり、B光であり、例えば、波長が400nm以上500nm未満の光)を受光して光電変換する領域であり、P+層9dと、P−層(第10の半導体領域)8dと、N+層(第9の半導体領域)10dと、から構成されている。 The pixel region 4 is, for example, a region that receives blue light (that is, B light, for example, light having a wavelength of 400 nm or more and less than 500 nm) and performs photoelectric conversion, and is a P + layer 9d and a P− layer (10th layer). (Semiconductor region) 8d and N + layer (9th semiconductor region) 10d.

Psub基板7上にエピタキシャル成長されたP−層8dは、P−層8の一部であり、画素領域4におけるアバランシェ増倍領域である。 The P-layer 8d epitaxially grown on the Psub substrate 7 is a part of the P-layer 8 and is an avalanche multiplication region in the pixel region 4.

P+層9dは、P+層9の一部であり、P−層8dよりも不純物濃度が高いP型の層である。 The P + layer 9d is a part of the P + layer 9 and is a P-type layer having a higher impurity concentration than the P- layer 8d.

N+層10dは、N型の層である。 The N + layer 10d is an N-type layer.

つまり、P−層8d及びP−層8と、P+層9d及びPsub基板7とは、それぞれ同一の構成要素(つまり、同一の材料)であるが、画素領域3の構成要素であるか否かの違いにより表記を変えている。 That is, the P-layer 8d and the P-layer 8 and the P + layer 9d and the Psub substrate 7 are the same constituent elements (that is, the same material), but whether or not they are the constituent elements of the pixel region 3. The notation is changed due to the difference in.

また、P−層8dの厚さに比べて、P−層8aの厚さは厚く形成されている。つまり、より長波長領域側の光を光電変換するP−層8aの方が、P−層8dよりも厚い。 Further, the thickness of the P-layer 8a is formed to be thicker than that of the P-layer 8d. That is, the P-layer 8a that photoelectrically converts the light on the longer wavelength region side is thicker than the P-layer 8d.

P−層8dの厚さは、1μmが例示されるが、この厚さに限定される訳ではない。 The thickness of the P-layer 8d is exemplified by 1 μm, but the thickness is not limited to this.

光電変換層(第4の光電変換層)15dは、N+層10dと、P−層8dとによって、受光した光を光電変換する層である。光電変換層15dにより光電変換されて生成した電荷は、複数のトランジスタ6のうちの1つに読み出される。 The photoelectric conversion layer (fourth photoelectric conversion layer) 15d is a layer that photoelectrically converts the received light by the N + layer 10d and the P− layer 8d. The electric charge generated by photoelectric conversion by the photoelectric conversion layer 15d is read out by one of the plurality of transistors 6.

また、平面視における各画素領域1〜4の間に配置される素子分離領域5の幅としては、例えば、画素領域1と画素領域2との間の領域における素子分離領域5の幅は、2μmであり、画素領域1と画素領域3との間の領域における素子分離領域5の幅、及び、画素領域1と画素領域4との間の領域における素子分離領域5の幅は、1.0μmであり、画素領域2と画素領域3との間の領域における素子分離領域5の幅、及び、画素領域2と画素領域4との間の領域における素子分離領域5の幅は、0.5μmである。なお、平面視における素子分離領域5の幅は、これらの幅に限定されない。 Further, as the width of the element separation region 5 arranged between the pixel regions 1 to 4 in the plan view, for example, the width of the element separation region 5 in the region between the pixel region 1 and the pixel region 2 is 2 μm. The width of the element separation region 5 in the region between the pixel region 1 and the pixel region 3 and the width of the element separation region 5 in the region between the pixel region 1 and the pixel region 4 are 1.0 μm. The width of the element separation region 5 in the region between the pixel region 2 and the pixel region 3 and the width of the element separation region 5 in the region between the pixel region 2 and the pixel region 4 are 0.5 μm. .. The width of the element separation region 5 in a plan view is not limited to these widths.

また、平面視における素子分離領域5の幅は、各画素領域1〜4の混色耐性と、検出効率の目標値に応じて、設定されるべき値である。平面視における素子分離領域5の幅は、広くするほど混色耐性は高まるが、各画素領域1〜4の面積が相対的に減少するため、検出効率の低下をもたらす。 Further, the width of the element separation region 5 in the plan view is a value to be set according to the color mixing resistance of each pixel region 1 to 4 and the target value of the detection efficiency. As the width of the element separation region 5 in the plan view increases, the color mixing resistance increases, but the areas of the pixel regions 1 to 4 are relatively reduced, resulting in a decrease in detection efficiency.

[製造方法]
続いて、固体撮像素子100の製造方法について説明する。
[Production method]
Subsequently, a method for manufacturing the solid-state image sensor 100 will be described.

<第1例>
まず、図5A〜図5Cを参照して、固体撮像素子100の製造方法の第1例について詳細に説明する。
<First example>
First, a first example of a method for manufacturing the solid-state image sensor 100 will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5C.

図5Aは、図1のII−II線における、固体撮像素子100の製造方法の第1例を説明するための断面図である。図5Bは、図1のIII−III線における、固体撮像素子100の製造方法の第1例を説明するための断面図である。図5Cは、図1のIV−IV線における、固体撮像素子100の製造方法の第1例を説明するための断面図である。 FIG. 5A is a cross-sectional view for explaining a first example of a method for manufacturing the solid-state image sensor 100 in line II-II of FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view for explaining a first example of a method of manufacturing the solid-state image sensor 100 in lines III-III of FIG. FIG. 5C is a cross-sectional view for explaining a first example of a method of manufacturing the solid-state image sensor 100 in the IV-IV line of FIG.

なお、図5A〜図5Cの(a)〜(e)は、それぞれ図5A〜図5Cで共通のステップ、つまり、製造工程における同一の段階であるものとして説明する。 In addition, (a) to (e) of FIGS. 5A to 5C will be described as being common steps in FIGS. 5A to 5C, that is, the same steps in the manufacturing process.

まず、図5A〜図5Cの(a)に示すように、Psub基板7上にP−層8をエピタキシャル成長させたPsub基板7に対して、素子分離領域5を形成する。 First, as shown in (a) of FIGS. 5A to 5C, an element separation region 5 is formed on the Psub substrate 7 in which the P-layer 8 is epitaxially grown on the Psub substrate 7.

次に、図5A〜図5Cの(b)に示すように、R光向けのアバランシェ増倍領域、G光向けのAPD増倍領域、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ選択的にB(ボロン)の超高エネルギー注入を行うことで、Psub基板7上にP+層9を形成する。例えば、5MeV〜8MeV(1MeV刻み)、5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層9は、形成される。Next, as shown in (b) of FIGS. 5A to 5C, the avalanche multiplication region for R light, the APD multiplication region for G light, and the avalanche multiplication region for B light should be formed. Only selectively B (boron) ultra-high energy injection is performed to form a P + layer 9 on the Psub substrate 7. For example, the P + layer 9 is formed by performing multi-stage injection of 5MeV to 8MeV (in 1MeV increments), 5E12cm- 2.

次に、図5A〜図5Cの(c)に示すように、G光向けのアバランシェ増倍領域、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ、選択的にボロンの超高エネルギー注入を行うことで、P+層9上にP+層91を形成する。例えば、3MeV〜4MeV(1MeV刻み)、5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層91は、形成される。Next, as shown in (c) of FIGS. 5A to 5C, the ultra-high boron is selectively formed only in the region where the avalanche multiplication region for G light and the avalanche multiplication region for B light should be formed. By injecting energy, the P + layer 91 is formed on the P + layer 9. For example, the P + layer 91 is formed by performing multi-stage injection of 3MeV to 4MeV (in 1MeV increments), 5E12cm- 2.

次に、図5A〜図5Cの(d)に示すように、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ、選択的にボロンの超高エネルギー注入を行うことで、P+層91上にP+層92を形成する。例えば、1MeV〜2MeV(1MeV刻み)、5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層92は、形成される。Next, as shown in (d) of FIGS. 5A to 5C, the P + layer is selectively injected with ultra-high energy of boron only in the region where the avalanche multiplication region for B light should be formed. A P + layer 92 is formed on the 91. For example, the P + layer 92 is formed by performing multi-stage injection of 1 MeV to 2 MeV (in 1 MeV increments), 5E12 cm-2.

最後に、図5A〜図5Cの(e)に示すように、各アバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ選択的にAs(ヒ素)注入を行う。例えば、150keV、2E12cm−2の注入を実施することで、P−層8の表面にN+層10a〜10dを形成する。各アバランシェ増倍領域に関して、N+層とP+層とに挟まれた領域がP−層となる。Finally, as shown in (e) of FIGS. 5A-5C, as (arsenic) injection is selectively performed only in the region where each avalanche multiplying region should be formed. For example, by injecting 150 keV, 2E 12 cm- 2 , N + layers 10a to 10d are formed on the surface of the P-layer 8. For each avalanche multiplication region, the region sandwiched between the N + layer and the P + layer is the P- layer.

P−層の不純物濃度は、エピタキシャル成長する際の雰囲気の濃度により規定されるが、不純物濃度を個別に調整したい場合は、個別にボロンの注入量を変更すればよい。 The impurity concentration of the P-layer is defined by the concentration of the atmosphere at the time of epitaxial growth, but if it is desired to adjust the impurity concentration individually, the amount of boron injected may be changed individually.

本製造方法によれば、IR光向けの画素領域1のP−層8aを最も厚く形成することができ、R光向けのP−層8a、G光向けのP−層8b、B光向けのP−層8cの順番にP−層8を薄く(浅く)形成することができる。具体的には、P−層8a、P−層8b、P−層8c、及び、P−層8dの厚さは、それぞれ、10μm、5μm、3μm、及び、1μm程度に形成することができる。 According to this manufacturing method, the P-layer 8a of the pixel region 1 for IR light can be formed to be the thickest, and the P-layer 8a for R light, the P-layer 8b for G light, and B light can be formed. The P-layer 8 can be formed thin (shallow) in the order of the P-layer 8c. Specifically, the thicknesses of the P-layer 8a, the P-layer 8b, the P-layer 8c, and the P-layer 8d can be formed to be about 10 μm, 5 μm, 3 μm, and 1 μm, respectively.

固体撮像素子100の製造方法の第1例によれば、IR光、及び、可視光(具体的には、R光、G光、B光)それぞれに対して、検出効率の確保及び向上が可能となる。例えば、Psub基板7に、制御回路17(図2参照)によって高電圧を印加する高電圧駆動時は、IR光に対しては空乏層を厚く形成できるので、検出効率が向上され得る。 According to the first example of the manufacturing method of the solid-state image sensor 100, it is possible to secure and improve the detection efficiency for each of IR light and visible light (specifically, R light, G light, and B light). It becomes. For example, at the time of high voltage drive in which a high voltage is applied to the Psub substrate 7 by the control circuit 17 (see FIG. 2), the depletion layer can be formed thicker with respect to IR light, so that the detection efficiency can be improved.

また、可視光(特に、B光)に対しては、アバランシェ増倍領域により、検出効率の向上が期待できる。また、IR光の検出効率が要求されない状況下では、Psub基板7に印加する電圧を低下させることで(低電圧駆動時)、消費電力を抑制しつつ、且つ、B光を含む可視光に対しても、検出効率を向上できる。 Further, for visible light (particularly B light), the detection efficiency can be expected to be improved by the avalanche multiplication region. Further, in a situation where the detection efficiency of IR light is not required, the voltage applied to the Psub substrate 7 is lowered (during low voltage drive) to suppress power consumption and for visible light including B light. However, the detection efficiency can be improved.

<第2例>
続いて、第1例で説明した固体撮像素子100製造方法とは別の形態の製造方法を、図6A〜図6Cを参照して、詳細に説明する。図6Aは、図1のII−II線における、固体撮像素子100の製造方法の第2例を説明するための断面図である。図6Bは、図1のIII−III線における、固体撮像素子100の製造方法の第2例を説明するための断面図である。図6Cは、図1のIV−IV線における、固体撮像素子100の製造方法の第2例を説明するための断面図である。
<Second example>
Subsequently, a manufacturing method having a form different from the solid-state imaging device 100 manufacturing method described in the first example will be described in detail with reference to FIGS. 6A to 6C. FIG. 6A is a cross-sectional view for explaining a second example of a method of manufacturing the solid-state image sensor 100 in line II-II of FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view for explaining a second example of the method of manufacturing the solid-state image sensor 100 in lines III-III of FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view for explaining a second example of a method of manufacturing the solid-state image sensor 100 in the IV-IV line of FIG.

なお、図6A〜図6Cの(a)〜(e)は、それぞれ図6A〜図6Cで共通のステップ、つまり、製造工程における同一の段階であるものとして説明する。 It should be noted that (a) to (e) of FIGS. 6A to 6C are described as being common steps in FIGS. 6A to 6C, that is, the same steps in the manufacturing process.

まず、図6A〜図6Cの(a)に示すように、Psub基板7上にP−層8をエピ成長させたPsub基板7に対して、R光向けのアバランシェ増倍領域、G光向けのアバランシェ増倍領域、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ、選択的にボロンの超高エネルギー注入を行うことで、Psub基板7上にP+層9を形成する。例えば、1MeV〜4MeV(1MeV刻み)5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層9は、形成される。First, as shown in (a) of FIGS. 6A to 6C, the avalanche multiplication region for R light and the avalanche multiplication region for G light are used for the Psub board 7 in which the P-layer 8 is epigrown on the Psub board 7. The P + layer 9 is formed on the Psub substrate 7 by selectively injecting ultra-high energy of boron only in the avalanche multiplication region and the region where the avalanche multiplication region for B light should be formed. For example, the P + layer 9 is formed by performing multi-stage injection of 1 MeV to 4 MeV (in 1 MeV increments) 5E12 cm- 2.

次に、図6A〜図6Cの(b)に示すように、例えば、5μmの厚さを増やすように、追加でエピタキシャル成長を行うことで、P−層10を形成する。 Next, as shown in (b) of FIGS. 6A to 6C, the P-layer 10 is formed by additionally performing epitaxial growth so as to increase the thickness by, for example, 5 μm.

次に、図6A〜図6Cの(c)に示すように、素子分離領域5を形成した後、G光向けのアバランシェ増倍領域、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ、選択的にボロンの超高エネルギー注入をさらに行うことで、P+層9上にP+層91を形成する。例えば、3MeV〜4MeV(1MeV刻み)、5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層91は、形成される。Next, as shown in (c) of FIGS. 6A to 6C, after the element separation region 5 is formed, the avalanche multiplication region for G light and the avalanche multiplication region for B light should be formed. Only, by selectively further injecting boron with ultra-high energy, a P + layer 91 is formed on the P + layer 9. For example, the P + layer 91 is formed by performing multi-stage injection of 3MeV to 4MeV (in 1MeV increments), 5E12cm- 2.

次に、図6A〜図6Cの(d)に示すように、B光向けのアバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ、選択的にボロンの超高エネルギー注入をさらに行うことで、P+層91上に、P+層92を形成する。例えば、1MeV〜2MeV(1MeV刻み)、5E12cm−2の多段注入を実施することで、P+層92は、形成される。Next, as shown in (d) of FIGS. 6A to 6C, P + is further selectively injected with ultra-high energy of boron only in the region where the avalanche multiplication region for B light should be formed. A P + layer 92 is formed on the layer 91. For example, the P + layer 92 is formed by performing multi-stage injection of 1 MeV to 2 MeV (in 1 MeV increments), 5E12 cm-2.

最後に、図6A〜図6Cの(e)に示すように、各アバランシェ増倍領域が形成されるべき領域にのみ選択的にAs注入を行う。例えば、150keV、2E12cm−2の注入を実施することで、Psub基板7の表面(具体的には、主面7a(図2参照)側のP−層8の表面)にN+層10a〜10dを形成する。各アバランシェ増倍領域に関して、N+層とP+層とに挟まれた領域がP−層となる。Finally, as shown in (e) of FIGS. 6A to 6C, as injection is selectively performed only in the region where each avalanche multiplication region should be formed. For example, by injecting 150 keV and 2E 12 cm- 2 , N + layers 10a to 10d are applied to the surface of the Psub substrate 7 (specifically, the surface of the P-layer 8 on the main surface 7a (see FIG. 2) side). Form. For each avalanche multiplication region, the region sandwiched between the N + layer and the P + layer is the P- layer.

P+層9の不純物濃度は、エピタキシャル成長時の雰囲気の濃度により規定されるが、濃度を個別に調整したい場合は、個別に不純物の注入を変更すればよい。 The impurity concentration of the P + layer 9 is defined by the concentration of the atmosphere at the time of epitaxial growth, but if it is desired to adjust the concentration individually, the injection of impurities may be changed individually.

固体撮像素子100の製造方法の第2例によれば、第1例で説明した効果に加えて、以下の効果が期待できる。 According to the second example of the method for manufacturing the solid-state image sensor 100, the following effects can be expected in addition to the effects described in the first example.

超高エネルギー注入は、現在、8MeV以上は実施が困難である。そのため、製造方法の第1例で説明したIR光向け領域とB光向け領域とのP−層の厚さ(具体的には、図4に示すP−層8aとP−層8d)の差分を、9μm以上とすることができない。すなわち、P−層8aをさらに深く形成しつつ、且つ、P−層8dを同時に形成することができない。 Ultra-high energy injection is currently difficult to carry out above 8 MeV. Therefore, the difference between the thickness of the P-layer (specifically, the P-layer 8a and the P-layer 8d shown in FIG. 4) between the IR light region and the B light region described in the first example of the manufacturing method. Cannot be 9 μm or more. That is, the P-layer 8a cannot be formed deeper and the P-layer 8d cannot be formed at the same time.

一方、製造方法の第2例のように、追加で行うエピタキシャル成長と超高エネルギー注入とを組み合わせることで、IR光のさらなる検出効率を高めるべく、P−層8aを厚く形成しつつ(つまり、空乏層幅を広げつつ)、且つ、P−層8dを同時に形成することができる。これにより、IR光の検出効率を高めつつ、且つ、B光等の可視光の検出効率も高めることができる。 On the other hand, as in the second example of the manufacturing method, by combining the additional epitaxial growth and the ultra-high energy injection, the P-layer 8a is formed thickly (that is, depletion) in order to further improve the detection efficiency of IR light. The P-layer 8d can be formed at the same time (while expanding the layer width). As a result, it is possible to increase the detection efficiency of IR light and also the detection efficiency of visible light such as B light.

また、8MeVまで注入できる注入機がない場合でも、既存の注入機での超高エネルギー注入と追加で行うエピタキシャル成長とを繰り返すことで固体撮像素子100を形成することができるため、プロセスコストの上昇を最低限に抑制することが可能となる。 Further, even if there is no injector capable of injecting up to 8 MeV, the solid-state image sensor 100 can be formed by repeating ultra-high energy injection with an existing injector and additional epitaxial growth, which increases the process cost. It is possible to suppress it to the minimum.

[素子分離領域]
続いて、素子分離領域5の構造の詳細及び形成方法について、説明する。
[Element separation area]
Subsequently, the details of the structure of the element separation region 5 and the method of forming the element separation region 5 will be described.

なお、図7及び図8における素子分離領域5の形成方法の説明においては、例えば、図2に示す固体撮像素子100における、素子分離領域5以外の構造がすでに形成されているものとして説明する。 In the description of the method of forming the element separation region 5 in FIGS. 7 and 8, for example, in the solid-state imaging device 100 shown in FIG. 2, a structure other than the element separation region 5 is already formed.

<トレンチ分離>
図7は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子100が有する素子分離領域5の第1例であるトレンチ分離構造を説明する図である。なお、図7は、図1のII―II線における断面に対応する断面図である。
<Trench separation>
FIG. 7 is a diagram illustrating a trench separation structure which is a first example of the element separation region 5 included in the solid-state image sensor 100 according to the embodiment of the present disclosure. Note that FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to the cross section taken along the line II-II of FIG.

まず、固体撮像素子100は、例えば、図2に示す素子分離領域5以外の構造がすでに形成されている。このとき、素子分離領域5は、P−層8a及びP−層8bと同様の導電型であり、且つ、同様の不純物濃度となっている。 First, the solid-state image sensor 100 already has a structure other than the element separation region 5 shown in FIG. 2, for example. At this time, the element separation region 5 has the same conductive type as the P-layer 8a and the P-layer 8b, and has the same impurity concentration.

次に、N+層10aと、N+層10bとの間の領域をエッチングすることで、固体撮像素子100には、Psub基板7の主面7aに直交する方向に凹んだ空間であるトレンチ(溝部16)が設けられている。 Next, by etching the region between the N + layer 10a and the N + layer 10b, the solid-state image sensor 100 has a trench (groove 16) that is a space recessed in the direction orthogonal to the main surface 7a of the Psub substrate 7. ) Is provided.

次に、溝部16を充填する絶縁性部材14が、溝部16に充填されることで、素子分離領域5が形成される。 Next, the element separation region 5 is formed by filling the groove portion 16 with the insulating member 14 that fills the groove portion 16.

絶縁性部材14は、隣り合う光電変換層(図7においては、光電変換層15a及び光電変換層15b)の間の電気的な絶縁を形成するための部材である。絶縁性部材14は、例えば、SiOである。なお、図7には、溝部16に絶縁性部材14が充填されている状態を図示している。The insulating member 14 is a member for forming electrical insulation between adjacent photoelectric conversion layers (in FIG. 7, the photoelectric conversion layer 15a and the photoelectric conversion layer 15b). The insulating member 14 is, for example, SiO 2 . Note that FIG. 7 illustrates a state in which the groove portion 16 is filled with the insulating member 14.

また、溝部16近傍の領域には、P+型の層であるP+層(第5の半導体領域)12が形成されている。具体的には、素子分離領域5における溝部16(図7においては、絶縁性部材14が形成されている領域)の周りの領域には、P+層12が形成されている。 Further, a P + layer (fifth semiconductor region) 12 which is a P + type layer is formed in the region near the groove portion 16. Specifically, the P + layer 12 is formed in the region around the groove 16 (the region in which the insulating member 14 is formed in FIG. 7) in the element separation region 5.

P+層12が形成されることで、溝部16を形成する際のエッチングによる損傷が残存する領域である溝部16の周囲の領域に、N+層10a、10bとP−層8a、8bとにより形成される空乏層が素子分離領域5に伸びてくるのを抑制する効果が期待できる。 By forming the P + layer 12, the N + layers 10a and 10b and the P-layers 8a and 8b are formed in a region around the groove portion 16 which is a region where damage due to etching when forming the groove portion 16 remains. The effect of suppressing the depletion layer from extending to the element separation region 5 can be expected.

P+層12の形成条件としては、例えば、溝部16をエッチングにより形成した直後の段階で、側壁注入として、ボロン注入を実施する。 As the conditions for forming the P + layer 12, for example, boron injection is performed as the side wall injection at the stage immediately after the groove 16 is formed by etching.

具体的な条件としては、例えば、20keV、5E13cm−2が想定されるが、この条件に限定される訳ではない。また、PN接合間のブレークダウンを抑制する目的で、P+層9a、9bと、N+層10a、10bとを離して形成することが重要となる。As a specific condition, for example, 20 keV, 5E 13 cm- 2 is assumed, but the condition is not limited to this condition. Further, for the purpose of suppressing breakdown between PN junctions, it is important to form the P + layers 9a and 9b and the N + layers 10a and 10b apart.

<注入分離>
図8は、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子100が備える素子分離領域5の第2例である注入分離構造を説明する図である。なお、図8は、図1のII―II線における断面に対応する断面図である。
<Injection separation>
FIG. 8 is a diagram illustrating an injection separation structure which is a second example of the element separation region 5 included in the solid-state imaging device 100 according to the embodiment of the present disclosure. Note that FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to the cross section taken along the line II-II of FIG.

まず、固体撮像素子100は、例えば、図2に示す素子分離領域5以外の構造がすでに形成されている。このとき、図2に示す素子分離領域5は、P−層8a及びP−層8bと同様の導電型であり、且つ、同様の不純物濃度となっている。 First, the solid-state image sensor 100 already has a structure other than the element separation region 5 shown in FIG. 2, for example. At this time, the element separation region 5 shown in FIG. 2 is of the same conductive type as the P-layer 8a and the P-layer 8b, and has the same impurity concentration.

次に、ボロン注入によりP層である注入分離領域(素子分離領域13)を形成する。これにより、素子分離領域13として、P−層8a及びP−層8bよりも、不純物濃度が高いP型の層が形成される。例えば、素子分離領域13は、P+層である。 Next, an injection separation region (element separation region 13), which is a P layer, is formed by boron injection. As a result, a P-type layer having a higher impurity concentration than the P-layer 8a and the P-layer 8b is formed as the element separation region 13. For example, the element separation region 13 is a P + layer.

ボロン注入条件としては、例えば50keV〜250keV(100keV刻み)、2E12cm−2の多段注入が想定されるが、この条件に限定されるわけではない。As the boron injection conditions, for example, multi-stage injection of 50 keV to 250 keV (in 100 keV increments) and 2E12 cm- 2 is assumed, but the conditions are not limited to these conditions.

以上、図7及び図8で説明したように、素子分離領域5、13は形成される。 As described above, as described with reference to FIGS. 7 and 8, the element separation regions 5 and 13 are formed.

なお、図7及び図8においては、画素領域1及び画素領域2の間に位置するP−層の一部が、素子分離領域5又は素子分離領域13として形成されているが、画素領域1及び画素領域2の間に位置するP−層の全部が、素子分離領域5又は素子分離領域13として形成されていてもよい。例えば、素子分離領域5又は素子分離領域13は、Psub基板7の主面7aに接しているとよい。 In FIGS. 7 and 8, a part of the P- layer located between the pixel region 1 and the pixel region 2 is formed as the element separation region 5 or the element separation region 13, but the pixel region 1 and The entire P-layer located between the pixel regions 2 may be formed as the element separation region 5 or the element separation region 13. For example, the element separation region 5 or the element separation region 13 may be in contact with the main surface 7a of the Psub substrate 7.

また、トランジスタ6を形成するために、Psub基板7の主面7aに直交する方向に延在する素子分離領域5又は素子分離領域13が、画素領域1及び画素領域2の間に、複数形成されていてもよい。例えば、複数の素子分離領域に3の間に、トランジスタ6は、配置されていてもよい。この場合、トランジスタ6のPsub基板7側には、素子分離領域5ではなく、P−層が位置していてもよい。 Further, in order to form the transistor 6, a plurality of element separation regions 5 or element separation regions 13 extending in a direction orthogonal to the main surface 7a of the Psub substrate 7 are formed between the pixel region 1 and the pixel region 2. You may be. For example, the transistor 6 may be arranged between the three in the plurality of element separation regions. In this case, the P- layer may be located on the Psub substrate 7 side of the transistor 6 instead of the element separation region 5.

[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る固体撮像素子100は、Psub基板7にアレイ状に配列された複数の画素領域を有する。複数の画素領域のそれぞれは、受光した光を光電変換する。複数の画素領域は、第1の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する光電変換層15aを含む画素領域1と、第1の波長領域とは異なる第2の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する光電変換層15bを含む画素領域2と、を含む。複数の画素領域は、素子分離領域5により分離されている。
[Effects, etc.]
As described above, the solid-state image sensor 100 according to the present embodiment has a plurality of pixel regions arranged in an array on the Psub substrate 7. Each of the plurality of pixel regions photoelectrically converts the received light. The plurality of pixel regions include a pixel region 1 including a photomultiplier layer 15a that photomultipliers light in the first wavelength region and multipliers the charge by avalanche multiplication, and a second wavelength different from the first wavelength region. It includes a pixel region 2 including a photomultiplier layer 15b, which photomultipliers the light in the region and multiplys the charge by avalanche multiplication. The plurality of pixel regions are separated by the element separation region 5.

このような構成によれば、固体撮像素子100は、複数の波長領域の光を、アバランシェ増倍によって検出することができる。そのため、固体撮像素子100によれば、異なる波長の検出効率をそれぞれ向上させることができる。 According to such a configuration, the solid-state image sensor 100 can detect light in a plurality of wavelength regions by avalanche multiplication. Therefore, according to the solid-state image sensor 100, the detection efficiencies of different wavelengths can be improved.

例えば、光電変換層15aは、第1導電型のN+層10aと、第1導電型とは異なる第2導電型のP−層8aと、を備える。また、例えば、光電変換層15bは、第1導電型のN+層10bと、第2導電型のP−層8bと、を備える。例えば、P−層8aと、P−層8bとは、厚さが異なる。 For example, the photoelectric conversion layer 15a includes a first conductive type N + layer 10a and a second conductive type P-layer 8a different from the first conductive type. Further, for example, the photoelectric conversion layer 15b includes a first conductive type N + layer 10b and a second conductive type P- layer 8b. For example, the P-layer 8a and the P-layer 8b have different thicknesses.

このような構成によれば、検出する光の波長領域によって、アバランシェ増倍させる電荷の量を変更することができる。そのため、このような構成によれば、複数の波長領域のそれぞれを検出するのに適した電荷量をアバランシェ増倍によって増倍することができる。 According to such a configuration, the amount of charge to be multiplied by the avalanche can be changed depending on the wavelength region of the light to be detected. Therefore, according to such a configuration, the amount of charge suitable for detecting each of the plurality of wavelength regions can be multiplied by the avalanche multiplication.

また、例えば、第1の波長領域は、第2の波長領域よりも長波長領域であり、P−層8aの厚さは、P−層8bの厚さよりも厚い。 Further, for example, the first wavelength region is a longer wavelength region than the second wavelength region, and the thickness of the P-layer 8a is thicker than that of the P-layer 8b.

固体撮像素子100は、光が長波長である程、検出効率が低下する。そこで、長波長領域の光を検出するP−層8aの厚さを厚くすることで、アバランシェ増倍によって電荷をより多く増倍することができる。 The detection efficiency of the solid-state image sensor 100 decreases as the wavelength of light increases. Therefore, by increasing the thickness of the P-layer 8a that detects light in the long wavelength region, the charge can be multiplied more by the avalanche multiplication.

また、例えば、第1導電型は、N型であり、第2導電型は、P型である。 Further, for example, the first conductive type is an N type, and the second conductive type is a P type.

このような構成によれば、第1導電型は、P型であり、第2導電型は、N型である場合と比較して、簡便に製造され得る。 According to such a configuration, the first conductive type is a P type, and the second conductive type can be easily manufactured as compared with the case where the second conductive type is an N type.

また、例えば、平面視において、画素領域1は、画素領域2よりも面積が小さい。言い換えると、画素領域1と画素領域2との間の素子分離領域5の幅は、画素領域2〜4の間の素子分離領域5の幅よりも、広く形成されている。 Further, for example, in a plan view, the pixel area 1 has a smaller area than the pixel area 2. In other words, the width of the element separation region 5 between the pixel region 1 and the pixel region 2 is formed wider than the width of the element separation region 5 between the pixel regions 2 to 4.

例えば、IR光は、可視光よりも混色を起こしやすい。そのため、このような構成によれば、画素領域1と画素領域2との混色を抑制することができる。 For example, IR light is more likely to cause color mixing than visible light. Therefore, according to such a configuration, it is possible to suppress color mixing between the pixel region 1 and the pixel region 2.

また、例えば、素子分離領域5には、Psub基板7の主面7aに直交する方向に凹んだ溝部16が設けられている。この場合、例えば、固体撮像素子100は、さらに、溝部16内に充填されている絶縁性部材14を有する。 Further, for example, the element separation region 5 is provided with a groove portion 16 recessed in a direction orthogonal to the main surface 7a of the Psub substrate 7. In this case, for example, the solid-state image sensor 100 further has an insulating member 14 filled in the groove 16.

このような構成によれば、画素領域1と画素領域2との間の電気的な絶縁性をより向上させることができる。 According to such a configuration, the electrical insulation between the pixel region 1 and the pixel region 2 can be further improved.

また、例えば、溝部16近傍の領域には、P+型の層であるP+層12が形成されている。 Further, for example, a P + layer 12, which is a P + type layer, is formed in a region near the groove portion 16.

このような構成によれば、P+層12が形成されることで、溝部16を形成する際のエッチングによる損傷が残存する領域である溝部16の周囲の領域に、N+層10a、10bとP−層8a、8bとにより形成される空乏層が素子分離領域5に伸びてくるのを抑制することができる。 According to such a configuration, the N + layers 10a and 10b and P- are formed in the region around the groove portion 16 which is a region where the damage due to etching when forming the groove portion 16 remains due to the formation of the P + layer 12. It is possible to prevent the depletion layer formed by the layers 8a and 8b from extending into the element separation region 5.

また、例えば、素子分離領域5は、P−層8a及びP−層8bよりも、不純物濃度が高いP型の層である。 Further, for example, the element separation region 5 is a P-type layer having a higher impurity concentration than the P-layer 8a and the P-layer 8b.

このような構成によれば、溝部16を形成する場合と比較して、少ない工程で素子分離領域13を形成することができる。 According to such a configuration, the element separation region 13 can be formed in a smaller number of steps as compared with the case where the groove portion 16 is formed.

また、例えば、固体撮像素子100は、さらに、平面視において、複数の画素領域(例えば、画素領域1及び画素領域2)の間に設けられ、当該複数の画素領域のうちの少なくとも1つで光電変換されることで生成された電荷を読み出すためのトランジスタ6を有する。この場合、トランジスタ6は、平面視において、素子分離領域5に囲まれている。 Further, for example, the solid-state image sensor 100 is further provided between a plurality of pixel regions (for example, a pixel region 1 and a pixel region 2) in a plan view, and is photoelectric in at least one of the plurality of pixel regions. It has a transistor 6 for reading out the charge generated by the conversion. In this case, the transistor 6 is surrounded by the element separation region 5 in a plan view.

このような構成によれば、固体撮像素子100は、別途トランジスタ6を配置する領域を設ける必要がなくなる。そのため、このような構成によれば、固体撮像素子100は、小型化され得る。 According to such a configuration, the solid-state image sensor 100 does not need to separately provide a region for arranging the transistor 6. Therefore, according to such a configuration, the solid-state image sensor 100 can be miniaturized.

また、例えば、固体撮像素子100は、さらに、Psub基板7に可変電圧を印加する制御回路17を有する。 Further, for example, the solid-state image sensor 100 further includes a control circuit 17 that applies a variable voltage to the Psub substrate 7.

このような構成によれば、例えば、Psub基板7に、制御回路17によって高電圧を印加する高電圧駆動時は、IR光に対しては空乏層を厚く形成できるので、検出効率が向上され得る。また、可視光(特に、B光)に対しては、アバランシェ増倍領域により、検出効率を向上できる。また、IR光の検出効率が要求されない状況下では、Psub基板7に印加する電圧を低下させることで(低電圧駆動時)、消費電力を抑制しつつ、且つ、B光を含む可視光に対しても、検出効率を向上できる。 According to such a configuration, for example, at the time of high voltage drive in which a high voltage is applied to the Psub substrate 7 by the control circuit 17, a depletion layer can be formed thickly with respect to IR light, so that the detection efficiency can be improved. .. Further, for visible light (particularly B light), the detection efficiency can be improved by the avalanche multiplication region. Further, in a situation where the detection efficiency of IR light is not required, the voltage applied to the Psub substrate 7 is lowered (during low voltage drive) to suppress power consumption and for visible light including B light. However, the detection efficiency can be improved.

また、第1の波長領域の光は、IR光であり、第2の波長領域の光は、可視光である。 Further, the light in the first wavelength region is IR light, and the light in the second wavelength region is visible light.

つまり、固体撮像素子100は、特に、IR光及び可視光の双方の検出効率を向上できる。言い換えると、固体撮像素子100は、IR光と可視光(特に、波長の短い青色光)との検出効率を両方とも向上させることができる。 That is, the solid-state image sensor 100 can particularly improve the detection efficiency of both IR light and visible light. In other words, the solid-state image sensor 100 can improve both the detection efficiency of IR light and visible light (particularly, blue light having a short wavelength).

(その他の実施の形態)
以上、本開示の実施の形態に係る固体撮像素子ついて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、又は異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
(Other embodiments)
Although the solid-state image sensor according to the embodiment of the present disclosure has been described above based on the embodiment, the present disclosure is not limited to this embodiment. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, or a form constructed by combining components in different embodiments is also within the scope of one or more embodiments. May be included within.

例えば、固体撮像素子が有する各画素領域が受光する光の波長領域は、互いに一部が重なっていてもよい。 For example, the wavelength regions of light received by each pixel region of the solid-state image sensor may partially overlap each other.

また、上記実施の形態では、固体撮像素子100が有する画素領域1〜4の一例として、IR光、R光、G光、及び、B光を受光して光電変換する例について説明した。しかしながら、固体撮像素子は、例えば、IR光、及び、R光を受光して光電変換する画素領域のみを有していてもよいし、IR光、R光、及び、G光を受光して光電変換する画素領域のみを有していてもよく、固体撮像素子が有する画素領域の組み合わせは、特に限定されない。 Further, in the above embodiment, as an example of the pixel regions 1 to 4 of the solid-state image sensor 100, an example of receiving IR light, R light, G light, and B light and performing photoelectric conversion has been described. However, the solid-state image sensor may have, for example, only a pixel region that receives IR light and R light and performs photoelectric conversion, or receives IR light, R light, and G light and performs photoelectric conversion. It may have only the pixel region to be converted, and the combination of the pixel regions included in the solid-state image sensor is not particularly limited.

本開示の固体撮像素子は、夜間用車載カメラ、セキュリティ(暗視及び/又は監視)カメラ等、微弱な光しかない環境下で有効なCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等に利用できる。 The solid-state image sensor of the present disclosure can be used for a CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) image sensor or the like that is effective in an environment with only weak light, such as a night-vision in-vehicle camera or a security (night vision and / or surveillance) camera.

1 画素領域(第1の画素領域)
2 画素領域(第2の画素領域)
3 画素領域(第3の画素領域)
4 画素領域(第4の画素領域)
5、13 素子分離領域
6 トランジスタ
7 Psub基板(基板)
7a 主面
8、10 P−層
8a P−層(第2の半導体領域)
8b P−層(第4の半導体領域)
8c P−層(第8の半導体領域)
8d P−層(第10の半導体領域)
9、9a、9b、9c、9d、91、92 P+層
10a N+層(第1の半導体領域)
10b N+層(第3の半導体領域)
10c N+層(第7の半導体領域)
10d N+層(第9の半導体領域)
12 P+層(第5の半導体領域)
14 絶縁性部材
15a 光電変換層(第1の光電変換層)
15b 光電変換層(第2の光電変換層)
15c 光電変換層(第3の光電変換層)
15d 光電変換層(第4の光電変換層)
16 溝部
17 制御回路
100 固体撮像素子
1 pixel area (first pixel area)
2 pixel area (second pixel area)
3 pixel area (third pixel area)
4 pixel area (4th pixel area)
5, 13 Element separation area 6 Transistor 7 Psub board (board)
7a Main surface 8, 10 P-layer 8a P-layer (second semiconductor region)
8b P-layer (fourth semiconductor region)
8c P-layer (8th semiconductor region)
8d P-layer (10th semiconductor region)
9, 9a, 9b, 9c, 9d, 91, 92 P + layer 10a N + layer (first semiconductor region)
10b N + layer (third semiconductor region)
10c N + layer (7th semiconductor region)
10d N + layer (9th semiconductor region)
12 P + layer (fifth semiconductor region)
14 Insulating member 15a Photoelectric conversion layer (first photoelectric conversion layer)
15b Photoelectric conversion layer (second photoelectric conversion layer)
15c photoelectric conversion layer (third photoelectric conversion layer)
15d photoelectric conversion layer (fourth photoelectric conversion layer)
16 Groove 17 Control circuit 100 Solid-state image sensor

Claims (11)

基板にアレイ状に配列された複数の画素領域を有し、
前記複数の画素領域のそれぞれは、受光した光を光電変換し、
前記複数の画素領域は、
第1の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第1の光電変換層を含む第1の画素領域と、
前記第1の波長領域とは異なる第2の波長領域の光を光電変換し、アバランシェ増倍によって電荷を増倍する第2の光電変換層を含む第2の画素領域と、を含み、
前記複数の画素領域は、素子分離領域により分離されている
固体撮像素子。
It has a plurality of pixel regions arranged in an array on a substrate, and has a plurality of pixel regions.
Each of the plurality of pixel regions photoelectrically converts the received light into light.
The plurality of pixel areas are
A first pixel region containing a first photomultiplier layer that photomultipliers light in the first wavelength region and multipliers the charge by avalanche multiplication.
A second pixel region including a second photoelectric conversion layer that photomultipliers light in a second wavelength region different from the first wavelength region and multiplies the charge by avalanche multiplication is included.
A solid-state image sensor in which the plurality of pixel regions are separated by an element separation region.
前記第1の光電変換層は、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2の半導体領域と、を備え、
前記第2の光電変換層は、前記第1導電型の第3の半導体領域と、前記第2導電型の第4の半導体領域と、を備え、
前記第2の半導体領域と、前記第4の半導体領域とは、厚さが異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。
The first photoelectric conversion layer includes a first semiconductor region of the first conductive type and a second semiconductor region of the second conductive type different from the first conductive type.
The second photoelectric conversion layer includes a third semiconductor region of the first conductive type and a fourth semiconductor region of the second conductive type.
The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the second semiconductor region and the fourth semiconductor region have different thicknesses.
前記第1の波長領域は、前記第2の波長領域よりも長波長領域であり、
前記第2の半導体領域の厚さは、前記第4の半導体領域の厚さよりも厚い
請求項2に記載の固体撮像素子。
The first wavelength region is a longer wavelength region than the second wavelength region.
The solid-state image sensor according to claim 2, wherein the thickness of the second semiconductor region is thicker than the thickness of the fourth semiconductor region.
前記第1導電型は、N型であり、
前記第2導電型は、P型である
請求項2又は3に記載の固体撮像素子。
The first conductive type is an N type.
The solid-state image sensor according to claim 2 or 3, wherein the second conductive type is a P type.
平面視において、前記第1の画素領域は、前記第2の画素領域よりも面積が小さい
請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the first pixel region has a smaller area than the second pixel region in a plan view.
前記素子分離領域には、前記基板の主面に直交する方向に凹んだ溝部が設けられており、
前記固体撮像素子は、さらに、前記溝部内に充填されている絶縁性部材を有する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The element separation region is provided with a groove portion recessed in a direction orthogonal to the main surface of the substrate.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising an insulating member filled in the groove.
前記溝部近傍の領域には、P+型の層が形成されている
請求項6に記載の固体撮像素子。
The solid-state image sensor according to claim 6, wherein a P + type layer is formed in a region near the groove.
前記素子分離領域は、前記第2の半導体領域及び前記第4の半導体領域よりも、不純物濃度が高いP型の層である
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the element separation region is a P-type layer having a higher impurity concentration than the second semiconductor region and the fourth semiconductor region.
さらに、平面視において、前記複数の画素領域の間に設けられ、前記複数の画素領域のうちの少なくとも1つで光電変換されることで生成された電荷を読み出すためのトランジスタを有し、
前記トランジスタは、平面視において、前記素子分離領域に囲まれている
請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
Further, in a plan view, it has a transistor provided between the plurality of pixel regions and for reading out the electric charge generated by photoelectric conversion in at least one of the plurality of pixel regions.
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 8, wherein the transistor is surrounded by the element separation region in a plan view.
さらに、前記基板に可変電圧を印加する制御回路を有する
請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a control circuit for applying a variable voltage to the substrate.
前記第1の波長領域の光は、近赤外光であり、
前記第2の波長領域の光は、可視光である
請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像素子。
The light in the first wavelength region is near-infrared light.
The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the light in the second wavelength region is visible light.
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