JPWO2020080124A1 - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020080124A1 JPWO2020080124A1 JP2020553049A JP2020553049A JPWO2020080124A1 JP WO2020080124 A1 JPWO2020080124 A1 JP WO2020080124A1 JP 2020553049 A JP2020553049 A JP 2020553049A JP 2020553049 A JP2020553049 A JP 2020553049A JP WO2020080124 A1 JPWO2020080124 A1 JP WO2020080124A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- semiconductor
- passivation film
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 357
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 197
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 165
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 78
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 6
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 523
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 52
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 description 35
- 230000006870 function Effects 0.000 description 29
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 28
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 25
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 18
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 18
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000002674 endoscopic surgery Methods 0.000 description 13
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 6
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000005646 Pneumoperitoneum Diseases 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 1
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N cadmium mercury Chemical compound [Cd].[Hg] DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
- H01L27/1465—Infrared imagers of the hybrid type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14694—The active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
1.第1の実施の形態(第1パッシベーション膜および第2パッシベーション膜を有する受光素子の例)
2.変形例1(第1パッシベーション膜が第1電極を間にして半導体層を覆う例)
3.変形例2(第1埋込層および第2埋込層を有する例)
4.変形例3(カラーフィルタおよびオンチップレンズを有する例)
4.第2の実施の形態(素子基板にシリコンを含む半導体層が積層された受光素子の例)
5.適用例1(撮像素子の例)
6.適用例2(電子機器の例)
7.応用例1(内視鏡手術システムへの応用例)
8.応用例2(移動体への応用例)
[構成]
図1A,図1Bは、本開示の第1の実施の形態に係る半導体素子(受光素子1)の模式的な構成を表したものである。図1Aは、受光素子1の平面構成を表し、図1Bは、図1AのB−B’線に沿った断面構成を表している。この受光素子1は、例えばIII−V族半導体などの化合物半導体材料を用いた赤外線センサ等に適用されるものであり、例えば、可視領域(例えば380nm以上780nm未満)〜短赤外領域(例えば780nm以上2400nm未満)の波長の光に、光電変換機能を有している。この受光素子1には、例えば2次元配置された複数の受光単位領域P(画素P)が設けられている(図1B)。
受光素子1は、例えば次のようにして製造することができる。図5A〜図15Jは、受光素子1の製造工程を工程順に表したものである。
受光素子1では、パッシベーション膜16、第2電極15および第2コンタクト層14を介して、光電変換層13へ光(例えば可視領域および赤外領域の波長の光)が入射すると、この光が光電変換層13において吸収される。これにより、光電変換層13では正孔(ホール)および電子の対が発生する(光電変換される)。このとき、例えば第1電極11に所定の電圧が印加されると、光電変換層13に電位勾配が生じ、発生した電荷のうち一方の電荷(例えば正孔)が、信号電荷として拡散領域12Aに移動し、拡散領域12Aから第1電極11へ収集される。この信号電荷が、コンタクト電極19E,22Eを通じて半導体基板21に移動し、画素P毎に読み出される。
本実施の形態の受光素子1は、半導体層10Sと配線層10Wとの間に設けられたパッシベーション膜17と、半導体層10Sを間にしてパッシベーション膜17に対向するパッシベーション膜16とを含んでいる。
図16は、上記第1の実施の形態の変形例1に係る受光素子(受光素子1A)の要部の断面構成を表したものである。この受光素子1Aは、第1電極11および半導体層10Sを覆うパッシベーション膜(パッシベーション膜17A)を有している。換言すれば、半導体層10Sとパッシベーション膜17Aとの間に第1電極11が設けられている。この点を除き、受光素子1Aは受光素子1と同様の構成および効果を有している。
図18、図19および図20は各々、上記第1の実施の形態の変形例2に係る受光素子(受光素子1B)の要部の断面構成を表したものである。この受光素子1Bは、埋込層18が、積層された第1埋込層18Aおよび第2埋込層18Bを含んでいる。この点を除き、受光素子1Bは受光素子1と同様の構成および効果を有している。
図25は、上記第1の実施の形態の変形例3に係る受光素子(受光素子1C)の要部の断面構成を表したものである。この受光素子1Cは、素子基板10の光入射面S1(読出回路基板20との対向面と反対面)にカラーフィルタ層41およびオンチップレンズ(集光レンズ)42を有している。この点を除き、受光素子1Cは受光素子1と同様の構成および効果を有している。受光素子1A,受光素子1Bがカラーフィルタ層41およびオンチップレンズ42を有していてもよい。
図26は、第2の実施の形態に係る受光素子(受光素子2)の断面構成を模式的に表したものである。この受光素子2は、化合物半導体材料を含む素子基板10とシリコン(Si)を含む半導体層(半導体層51S、第2半導体層)との積層構造を有している。この点を除き、受光素子2は、受光素子1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。受光素子1A,1Bが、半導体層51Sを有していてもよい。
上記実施の形態等において説明した受光素子1(または、受光素子1A,1B,1C,2。以下、まとめて受光素子1という)は、例えば、撮像素子に適用される。この撮像素子は、例えば赤外線イメージセンサである。
上述の撮像素子は、例えば赤外領域を撮像可能なカメラなど、様々なタイプの電子機器に適用することができる。図27に、その一例として、電子機器5(カメラ)の概略構成を示す。この電子機器5は、例えば静止画または動画を撮影可能なカメラであり、受光素子1により構成された撮像素子4と、光学系(光学レンズ)310と、シャッタ装置311と、撮像素子4およびシャッタ装置311を駆動する駆動部313と、信号処理部312とを有する。
更に、本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(1)
中央部の素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域が設けられた素子基板と、
前記素子基板に対向する読出回路基板とを備え、
前記素子基板は、
前記素子領域に設けられ、化合物半導体材料を含む第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記読出回路基板との間に設けられ、前記第1半導体層と前記読出回路基板とを電気的に接続する配線層と、
前記配線層と前記第1半導体層との間に設けられた第1パッシベーション膜と、
前記第1半導体層を間にして前記第1パッシベーション膜に対向する第2パッシベーション膜とを含み、
前記素子基板の前記周辺領域は、前記読出回路基板との接合面を有する
半導体素子。
(2)
前記素子基板は、更に、
少なくとも前記周辺領域に設けられ、前記第1半導体層を囲む埋込層と、
前記埋込層と前記第1半導体層との間に設けられた第3パッシベーション膜とを含む
前記(1)に記載の半導体素子。
(3)
前記第3パッシベーション膜と前記第1パッシベーション膜とは連続して設けられている
前記(2)に記載の半導体素子。
(4)
前記第3パッシベーション膜は、前記第1パッシベーション膜に接している
前記(2)に記載の半導体素子。
(5)
前記埋込層は、
第1埋込層と、
前記第1埋込層と前記読出回路基板との間、および前記第1半導体層と前記配線層との間に設けられた第2埋込層とを含む
前記(2)ないし(4)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(6)
前記第1パッシベーション膜は、前記素子領域および前記周辺領域にわたって延在し、前記第1埋込層と前記第2埋込層との間に設けられている
前記(5)に記載の半導体素子。
(7)
前記素子基板は、更に、
前記第1半導体層と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層に電気的に接続された第1電極と、
前記第1半導体層を間にして前記第1電極に対向する第2電極とを含む
前記(1)ないし(6)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(8)
前記第1パッシベーション膜と前記第1半導体層との間に前記第1電極が設けられている
前記(7)に記載の半導体素子。
(9)
前記第1パッシベーション膜は、前記第1電極が埋設された開口を有する
前記(7)に記載の半導体素子。
(10)
前記素子基板は、更に、前記周辺領域に、前記第2電極と前記読出回路基板とを電気的に接続するための接続部を有する
前記(2)に記載の半導体素子。
(11)
前記接続部は、前記埋込層に設けられた溝により構成され、
前記溝は、前記素子領域を囲むように設けられている
前記(10)に記載の半導体素子。
(12)
前記素子基板の前記素子領域は、前記周辺領域の前記接合面と同一平面上で、前記読出回路基板に接合されている
前記(1)ないし(11)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(13)
前記配線層は、前記周辺領域にも設けられている
前記(1)ないし(12)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(14)
前記化合物半導体材料は、赤外領域の波長の光を吸収する
前記(1)ないし(13)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(15)
前記化合物半導体材料は、InGaAs,InAsSb,InAs,InSbおよびHgCdTeのうちのいずれか1つである
前記(1)ないし(14)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(16)
更に、前記第1半導体層の前記読出回路基板との対向面とは反対面側に、オンチップレンズを有する
前記(1)ないし(15)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(17)
更に、前記素子基板に積層して設けられるとともに、フォトダイオードを含む第2半導体層を有する
前記(1)ないし(16)のうちいずれか1つに記載の半導体素子。
(18)
化合物半導体材料を含む半導体層を形成し、
前記半導体層を仮基板に接合し、
前記半導体層を前記仮基板に接合した後、前記半導体層を覆う第1パッシベーション膜を形成し、
前記半導体層と前記仮基板との段差を埋める埋込層を形成し、
前記半導体層の前記仮基板との接合面と反対面に配線層を形成し、
前記配線層を間にして前記半導体層に読出回路基板を対向させ、前記配線層を介して前記半導体層と前記読出回路基板とを電気的に接続し、
前記半導体層に接合された前記仮基板を除去した後、前記半導体層を間にして前記第1パッシベーション膜に対向する第2パッシベーション膜を形成する
半導体素子の製造方法。
(19)
更に、
前記第1パッシベーション膜に複数の開口を形成し、
前記複数の開口各々に、第1電極を埋設することを含む
前記(18)に記載の半導体素子の製造方法。
(20)
更に、前記半導体層に電気的に接続された第1電極を形成することを含み、
前記第1電極を形成した後、前記第1パッシベーション膜を形成する
前記(18)に記載の半導体素子の製造方法。
Claims (20)
- 中央部の素子領域および前記素子領域の外側の周辺領域が設けられた素子基板と、
前記素子基板に対向する読出回路基板とを備え、
前記素子基板は、
前記素子領域に設けられ、化合物半導体材料を含む第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記読出回路基板との間に設けられ、前記第1半導体層と前記読出回路基板とを電気的に接続する配線層と、
前記配線層と前記第1半導体層との間に設けられた第1パッシベーション膜と、
前記第1半導体層を間にして前記第1パッシベーション膜に対向する第2パッシベーション膜とを含み、
前記素子基板の前記周辺領域は、前記読出回路基板との接合面を有する
半導体素子。 - 前記素子基板は、更に、
少なくとも前記周辺領域に設けられ、前記第1半導体層を囲む埋込層と、
前記埋込層と前記第1半導体層との間に設けられた第3パッシベーション膜とを含む
請求項1に記載の半導体素子。 - 前記第3パッシベーション膜と前記第1パッシベーション膜とは連続して設けられている
請求項2に記載の半導体素子。 - 前記第3パッシベーション膜は、前記第1パッシベーション膜に接している
請求項2に記載の半導体素子。 - 前記埋込層は、
第1埋込層と、
前記第1埋込層と前記読出回路基板との間、および前記第1半導体層と前記配線層との間に設けられた第2埋込層とを含む
請求項2に記載の半導体素子。 - 前記第1パッシベーション膜は、前記素子領域および前記周辺領域にわたって延在し、前記第1埋込層と前記第2埋込層との間に設けられている
請求項5に記載の半導体素子。 - 前記素子基板は、更に、
前記第1半導体層と前記配線層との間に設けられ、前記第1半導体層に電気的に接続された第1電極と、
前記第1半導体層を間にして前記第1電極に対向する第2電極とを含む
請求項1に記載の半導体素子。 - 前記第1パッシベーション膜と前記第1半導体層との間に前記第1電極が設けられている
請求項7に記載の半導体素子。 - 前記第1パッシベーション膜は、前記第1電極が埋設された開口を有する
請求項7に記載の半導体素子。 - 前記素子基板は、更に、前記周辺領域に、前記第2電極と前記読出回路基板とを電気的に接続するための接続部を有する
請求項2に記載の半導体素子。 - 前記接続部は、前記埋込層に設けられた溝により構成され、
前記溝は、前記素子領域を囲むように設けられている
請求項10に記載の半導体素子。 - 前記素子基板の前記素子領域は、前記周辺領域の前記接合面と同一平面上で、前記読出回路基板に接合されている
請求項1に記載の半導体素子。 - 前記配線層は、前記周辺領域にも設けられている
請求項1に記載の半導体素子。 - 前記化合物半導体材料は、赤外領域の波長の光を吸収する
請求項1に記載の半導体素子。 - 前記化合物半導体材料は、InGaAs,InAsSb,InAs,InSbおよびHgCdTeのうちのいずれか1つである
請求項1に記載の半導体素子。 - 更に、前記第1半導体層の前記読出回路基板との対向面とは反対面側に、オンチップレンズを有する
請求項1に記載の半導体素子。 - 更に、前記素子基板に積層して設けられるとともに、フォトダイオードを含む第2半導体層を有する
請求項1に記載の半導体素子。 - 化合物半導体材料を含む半導体層を形成し、
前記半導体層を仮基板に接合し、
前記半導体層を前記仮基板に接合した後、前記半導体層を覆う第1パッシベーション膜を形成し、
前記半導体層と前記仮基板との段差を埋める埋込層を形成し、
前記半導体層の前記仮基板との接合面と反対面に配線層を形成し、
前記配線層を間にして前記半導体層に読出回路基板を対向させ、前記配線層を介して前記半導体層と前記読出回路基板とを電気的に接続し、
前記半導体層に接合された前記仮基板を除去した後、前記半導体層を間にして前記第1パッシベーション膜に対向する第2パッシベーション膜を形成する
半導体素子の製造方法。 - 更に、
前記第1パッシベーション膜に複数の開口を形成し、
前記複数の開口各々に、第1電極を埋設することを含む
請求項18に記載の半導体素子の製造方法。 - 更に、前記半導体層に電気的に接続された第1電極を形成することを含み、
前記第1電極を形成した後、前記第1パッシベーション膜を形成する
請求項18に記載の半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023180546A JP2024012345A (ja) | 2018-10-16 | 2023-10-19 | 半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018195110 | 2018-10-16 | ||
JP2018195110 | 2018-10-16 | ||
PCT/JP2019/039139 WO2020080124A1 (ja) | 2018-10-16 | 2019-10-03 | 半導体素子およびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023180546A Division JP2024012345A (ja) | 2018-10-16 | 2023-10-19 | 半導体素子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020080124A1 true JPWO2020080124A1 (ja) | 2021-09-30 |
JP7372258B2 JP7372258B2 (ja) | 2023-10-31 |
Family
ID=70283074
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020553049A Active JP7372258B2 (ja) | 2018-10-16 | 2019-10-03 | 半導体素子およびその製造方法 |
JP2023180546A Pending JP2024012345A (ja) | 2018-10-16 | 2023-10-19 | 半導体素子およびその製造方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023180546A Pending JP2024012345A (ja) | 2018-10-16 | 2023-10-19 | 半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3869561A4 (ja) |
JP (2) | JP7372258B2 (ja) |
CN (1) | CN112771671A (ja) |
TW (1) | TWI821431B (ja) |
WO (1) | WO2020080124A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220278161A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Backside diode design |
WO2024034017A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子及び光検出装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080308888A1 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Min Hyung Lee | Image sensor and method for manufacturing thereof |
JP2009065163A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
JP2013135123A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Sony Corp | 半導体装置、半導体装置の製造方法、固体撮像装置および電子機器 |
JP2015115420A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、固体撮像装置の製造方法 |
JP2017126738A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
WO2018016181A1 (ja) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像装置および電子機器 |
JP2018037611A (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
WO2018139110A1 (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI420662B (zh) * | 2009-12-25 | 2013-12-21 | Sony Corp | 半導體元件及其製造方法,及電子裝置 |
CN103367374B (zh) * | 2012-04-02 | 2017-06-09 | 索尼公司 | 固体摄像装置及其制造方法、半导体器件的制造装置和方法、电子设备 |
WO2016017350A1 (ja) | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子および撮像素子 |
WO2017122537A1 (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
JP6271794B1 (ja) | 2017-05-18 | 2018-01-31 | 株式会社プランネット・アソシエイツ | アプリケーション層マルチキャスト配信方法 |
-
2019
- 2019-10-03 WO PCT/JP2019/039139 patent/WO2020080124A1/ja unknown
- 2019-10-03 CN CN201980062028.9A patent/CN112771671A/zh active Pending
- 2019-10-03 EP EP19872520.2A patent/EP3869561A4/en active Pending
- 2019-10-03 JP JP2020553049A patent/JP7372258B2/ja active Active
- 2019-10-09 TW TW108136506A patent/TWI821431B/zh active
-
2023
- 2023-10-19 JP JP2023180546A patent/JP2024012345A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080308888A1 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Min Hyung Lee | Image sensor and method for manufacturing thereof |
JP2009065163A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
JP2013135123A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Sony Corp | 半導体装置、半導体装置の製造方法、固体撮像装置および電子機器 |
JP2015115420A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置、撮像装置、固体撮像装置の製造方法 |
JP2017126738A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
WO2018016181A1 (ja) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | ソニー株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像装置および電子機器 |
JP2018037611A (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
WO2018139110A1 (ja) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020080124A1 (ja) | 2020-04-23 |
US20210384246A1 (en) | 2021-12-09 |
TWI821431B (zh) | 2023-11-11 |
JP2024012345A (ja) | 2024-01-30 |
JP7372258B2 (ja) | 2023-10-31 |
EP3869561A1 (en) | 2021-08-25 |
TW202027144A (zh) | 2020-07-16 |
CN112771671A (zh) | 2021-05-07 |
EP3869561A4 (en) | 2022-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7211935B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法、並びに電子機器 | |
JP7312115B2 (ja) | 受光素子および電子機器 | |
JPWO2020137283A1 (ja) | 半導体素子 | |
US11784147B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
JPWO2018139110A1 (ja) | 受光素子、受光素子の製造方法、撮像素子および電子機器 | |
JP2024012345A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
WO2020246323A1 (ja) | 撮像装置 | |
WO2020189179A1 (ja) | 受光素子および受光素子の製造方法ならびに撮像装置 | |
JPWO2020137282A1 (ja) | 撮像素子および電子機器 | |
JP2021089978A (ja) | 半導体素子および電子機器 | |
JP2021089979A (ja) | 半導体素子および電子機器 | |
TWI844563B (zh) | 攝像元件、半導體元件及電子機器 | |
US12027557B2 (en) | Semiconductor element and method of manufacturing the same | |
US11961863B2 (en) | Imaging element, semiconductor element, and electronic apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220926 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230919 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231019 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7372258 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |