KR20100017066A - 반도체 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
반도체 소자 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100017066A KR20100017066A KR1020090071571A KR20090071571A KR20100017066A KR 20100017066 A KR20100017066 A KR 20100017066A KR 1020090071571 A KR1020090071571 A KR 1020090071571A KR 20090071571 A KR20090071571 A KR 20090071571A KR 20100017066 A KR20100017066 A KR 20100017066A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- region
- thin film
- film
- type
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N coumarin 6 Chemical compound C1=CC=C2SC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 2
- -1 rhomine 6G Chemical compound 0.000 claims description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 165
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- OKZIUSOJQLYFSE-UHFFFAOYSA-N difluoroboron Chemical compound F[B]F OKZIUSOJQLYFSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance 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
- 229910052719 titanium 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
-
- 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
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- 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
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
-
- 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
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
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)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
본 발명의 일 양태에 따른 반도체 장치(1)는, 광이 입사하는 광 입사면(30b)과 포토다이오드부(30a)를 갖는 반도체 박막(30)과, 광 입사면(30b)의 반대측의 반도체 박막(30)의 표면의 상방에 형성되며, 볼록면(62a)을 갖는 중간층(62)과, 볼록면(62a)의 표면에 형성되며, 광을 포토다이오드부(30a)의 방향으로 반사하는 오목면(70a)를 갖는 오목면 반사층(70)을 구비한다.
반도체 박막, 포토다이오드부, 오목면, 오목면 반사층, 중간층, 광 입사면
Description
본 출원은 일본국 특허 출원 2008-201453(2008년 8월 5일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
종래, 광 감도를 증가시킨 이면 조사형의 반도체 장치로서, 일본 특개 2008-147333호 공보에는, 광 입사면을 갖는 반도체층과, 반도체층 내에 형성된 광전 변환부와, 광 입사면의 반대측의 면에서, 광전 변환부를 투과한 광을 광전 변환부측에 반사하는 반사층을 구비하는 반도체 장치가 알려져 있다.
본 발명의 일 양태는, 광이 입사하는 광 입사면과 포토다이오드부를 갖는 반도체 박막과, 광 입사면의 반대측의 반도체 박막의 표면의 상방에 형성되며, 볼록면을 갖는 중간층과, 볼록면의 표면에 형성되며, 광을 포토다이오드부의 방향으로 반사하는 오목면을 갖는 오목면 반사층을 구비하는 반도체 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는, 유연성을 갖는 투명 기판과, 투명 기판 위 에 형성되는 투명 전극과, 투명 전극의 투명 기판과 접하고 있는 면의 반대측의 일부에 형성되는 유기 반도체층과, 유기 반도체층의 투명 전극과 접하고 있는 면의 반대측의 표면의 상방에 형성되며, 볼록면을 갖는 중간층과, 볼록면의 표면에 형성되며, 입사광을 유기 반도체층의 방향으로 반사하는 오목면을 갖는 오목면 반사층을 구비하는 반도체 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는, 유연성을 갖고, 가시광에 대하여 투명한 투명 기판과, 투명 기판 위에 형성되는 투명 전극과, 투명 전극의 투명 기판과 접하고 있는 면의 반대측의 일부에 형성되는 유기 반도체층과, 유기 반도체층의 투명 전극과 접하고 있는 면의 반대측의 표면의 상방에 형성되는 반사층을 구비하는 반도체 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는, 광이 입사하는 광 입사면과 포토다이오드부를 갖고, 표면에 산화막이 형성된 반도체 박막 위에 막을 형성하는 공정과, 막에 열 처리를 실시함으로써, 막을 볼록 형상을 갖는 중간층으로 하는 공정과, 중간층의 표면에 오목면 반사층을 형성하는 공정을 구비하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
[제1 실시 형태]
도 1은 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 단면의 개요를 도시한다.
제1 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 광전 변환 기능을 갖는 포토다이오드부(30a)를 가짐과 함께, 광 입사면(30b)을 갖는 반도체 박막으로서의 p형 Si 박 막(30)과, p형 Si 박막(30)의 광 입사면(30b)의 반대측의 표면의 일부의 영역에 형성되는 게이트 산화막(40)과, 게이트 산화막(40) 위에 형성되는 게이트 전극(45)과, p형 Si 박막(30)의 게이트 전극(45)이 형성되어 있는 측의 표면, 및 게이트 산화막(40), 및 게이트 전극(45)을 덮는 산화막(50)과, 산화막(50)의 p형 Si 박막(30)측의 반대측의 표면의 일부에 형성되는 중간층(62)과, 중간층(62)의 표면을 덮는 오목면 반사층(70)과, 오목면 반사층(70)의 표면 및 산화막(50)의 일부의 표면을 덮어 형성되는 층간 절연막(80)과, 층간 절연막(80)의 표면(80a) 위에 형성되며, 배선(85a)을 갖는 배선층(85)을 구비한다.
또한, p형 Si 박막(30)은, 제1 층으로서의 n+층(310) 및 제2 층으로서의 p+층(312)과, 드레인 영역(320)을 갖는다. n+층(310) 및 p+층(312)은, 광 입사면(30b)측으로부터 p형 Si 박막(30)의 다른 쪽의 면측을 향하여, n+층(310), p+층(312)의 순으로 p형 Si 박막(30) 내에 형성된다. 그리고, n+층(310) 및 p+층(312)과 드레인 영역(320) 사이에, 게이트 산화막(40)의 바로 아래가 끼워진다. 또한, p형 Si 박막(30)은, n+층(310)의 하방의 p형 Si 박막(30) 내에 형성되는 n+ 영역(302)과, n+ 영역(302)의 하방의 p형 Si막(30) 내에 형성되는 p+ 영역(304)을 갖는다. 포토다이오드부(30a)는, n+층(310)과, p+층(312)과, 드레인 영역(320)과, n+ 영역(302)과, p+ 영역(304)을 포함하여 구성된다. 또한, p형 Si 박막(30)은, n+ 영역(302) 및 p+ 영역(304)의 게이트 산화막(40)과는 반대측에, 복수의 포토다이오드부(30a)를 분리하는 n형 분리벽(300)을 갖는다.
본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 일례로서, 포토다이오드로서의 기능을 갖는 포토다이오드부(30a)를 이용한 이면 조사형의 광 센서이다.
p형 Si 박막(30)은, 일례로서, 비저항이 1Ω·㎝이며, 소정의 불순물 농도의 p형의 불순물이 첨가된 Si로 형성된다. p형 Si 박막(30)은, 예를 들면, 1.5㎛ 정도의 두께를 갖고 형성된다. n형 분리벽(300)은, 복수의 포토다이오드부(30a)를 전기적으로 분리하는 것을 목적으로 하여, p형 Si 박막(30)의 광 입사면(30b)측으로부터, p형 Si 박막(30)의 광 입사면(30b)의 반대측의 면을 향하여 소정 폭 및 소정의 깊이를 갖고 형성된다. n형 분리벽(300)은, 소정의 불순물 농도의 n형의 불순물, 예를 들면, 소정의 불순물 농도의 인(P) 등을 함유하여 형성된다.
또한, 제1 영역으로서의 n+ 영역(302)은, 제1 도전형으로서의 n형의 불순물을, p형 Si 박막(30)에 함유되는 불순물 농도보다 높은 농도로 함유한다. 마찬가지로, 제2 영역으로서의 p+ 영역(304)은, 제2 도전형으로서의 p형의 불순물을, p형 Si 박막(30)에 함유되는 불순물 농도보다 높은 농도로 함유한다. n+층(310)은 n형의 불순물을 함유하여 형성되고, p+층(312)은 p형의 불순물을 함유하여 형성된다. 그리고, n+층(310) 및 p+층(312)에서, 포토다이오드부(30a)의 전극으로서의 기능을 발휘한다.
게이트 전극(45)은, 일례로서, 소정의 도전형의 불순물을 함유하는 다결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 게르마늄으로 형성된다. 예를 들면, n형의 게이트 전극(45)은, 불순물로서 비소(As) 또는 P 등의 n형 불순물을 함유한다. 한편, p형의 게이트 전극(45)은, B 또는 2불화 붕소(BF2) 등의 p형 불순물을 함유한다.
또한, 게이트 전극(45)은, W, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 이리듐(Ir), Mo, 또는 Al 등의 금속 재료, 혹은 이들 금속 재료의 화합물 등으로 이루어지는 메탈 게이트 전극으로 형성할 수도 있다. 게이트 산화막(40)은, 일례로서, SiO2, 질화 규소(SiN), SiON, 또는 고유전 재료(예를 들면, HfSiON, HfSiO, HfO 등의 Hf계 재료, ZrSiON, ZrSiO, ZrO 등의 Zr계 재료, Y2O3 등의 Y계 재료) 등의 절연성 재료로 형성된다. 또한, 산화막(50) 및 층간 절연막(80)은, 일례로서, 열 팽창 계수가 0.5ppm/℃인 SiO2 등의 절연성 재료로 형성된다.
또한, 중간층(62)은, p형 Si 박막(30)로부터 멀어지는 방향으로 볼록 형상을 갖는 볼록면(62a)를 갖고, 적어도 가시광에 대하여 실질적으로 투명한 재료로 형성된다. 본 실시 형태에서 중간층(62)은, 산화막(50)을 구성하는 재료의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 재료로 형성한다. 또한, 중간층(62)은, 산화막(50)을 구성하는 재료의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 재료로 형성하여도 된다. 그리고, 오목면 반사층(70)은, 중간층(62)의 표면에 형성되며, 볼록면(62a)에 대응한 형상의 오목면(70a)을 갖는 금속 재료로 형성된다. 오목면 반사층(70)은, 오목면(70a)에 입사한 광을, p형 Si 박막(30)측, 즉, 포토다이오드부(30a)측으로 반사한다.
도 2a∼도 2j는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정의 개요를 도시한다.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 지지 기판(10)과, 지지 기판(10) 위에 형성된 산화막(20)과, 산화막(20) 위에 형성된 Si 박막으로서의 p형 Si 박막(30)을 갖는 기판을 준비한다. 지지 기판(10)은, 예를 들면, 실리콘(Si)이다. 그리고, 산화막(20)은, 예를 들면, 지지 기판(10)의 한쪽의 면으로부터 다른 쪽의 면을 향하여 소정 두께만큼 산화되어 형성된 절연막으로서의 기능을 갖는 이산화규소(SiO2)로 이루어지는 산화막(20)이다. 또한, p형 Si 박막(30)은, 예를 들면, (100)면을 표면에 노출하여 산화막(20) 위에 형성되며, 소정의 불순물 농도의 p형 불순물이 첨가된 p형의 Si막이다.
본 실시 형태에서는, 일례로서, Silicon on Insulator(SOI) 웨이퍼를 산화막(20) 및 p형 Si 박막(30)을 갖는 지지 기판(10)으로서 준비한다. 여기서, 준비한 SOI 웨이퍼의 p형 Si 박막(30)의 두께가, 원하는 두께에 족하지 않는 경우, 예를 들면, 준비한 SOI 웨이퍼에 대하여, 더욱 Si층을 에피택셜 성장시킬 수도 있다. 또한, SOI 웨이퍼 대신에, SIMOX(Separation by IMplanted OXygen) 웨이퍼를 이용할 수도 있다.
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, p형 Si 박막(30) 내의 소정의 영역에, n형 분리벽(300)을 형성한다. 구체적으로는, 우선, p형 Si 박막(30)의 표면에 산화물 재료로 이루어지는 마스크층(42)을 형성한다. 마스크층(42)은, 예를 들면, 화학 기상 성장(Chemical Vapor Deposition : CVD)법에 의해 형성할 수 있다. 마스크층(42)은, 일례로서, 500㎚ 정도의 두께를 갖는 SiO2막이다. 계속해서, 포토리소그래피법 및 에칭법을 이용하여 마스크층(42)에 개구(42a)를 형성한다.
다음으로, 마스크층(42)을 개재하여 p형 Si 박막(30) 내에, n형의 불순물 재료, 예를 들면, 인(P)을, 가속 전압을 다단계로 변화시키면서 이온 주입법으로 주입한다. 이에 의해, 소정의 불순물 농도를 갖는 n형 불순물의 층으로 이루어지는 n형 분리벽(300)이, 개구(42a)의 하방의 p형 Si 박막(30) 내에 형성된다. n형 분리벽(300)을 형성한 후, 불산(HF)을 이용하여 마스크층(42)을 제거한 후, 고속 승온 어닐링을 실시함으로써, n형 분리벽(300)을 활성화한다. 고속 승온 어닐링은, 예를 들면, 불활성 분위기 속에서, 1000℃ 전후의 온도에서 수초 정도 가열함으로써 실시한다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, p형 Si 박막(30)의 표면을 산화함으로써 게이트 산화막(40)을 형성한다. 게이트 산화막(40)의 두께는, 예를 들면, 10㎚ 정도이다. 다음으로, 게이트 산화막(40) 위에, 게이트 전극(45)을 형성한다. 게이트 전극(45)은, 예를 들면, 폴리실리콘으로 형성할 수 있고, 그 두께는 150㎚ 정도이다.
계속해서, 도 2d에 도시한 바와 같이, 포토리소그래피법 및 에칭법을 이용하 여, 원하는 형상의 게이트 전극(45) 및 게이트 산화막(40)을 형성한다. 이 공정을 거침으로써, 게이트 산화막(40) 및 게이트 전극(45)이 형성되어 있는 부분을 제외하고, p형 Si 박막(30)의 표면(30c)이 노출된다.
다음으로, 도 2e에 도시한 바와 같이, 포토레지스트(90)를 형성한다. 구체적으로는, 포토리소그래피법을 이용하여, 게이트 산화막(40)과 n형 분리벽(300) 사이의 소정의 영역에, 개구(90a)를 갖는 포토레지스트(90)로 이루어지는 마스크 패턴을 형성한다. 개구(90a)의 저부에서, p형 Si 박막(30)의 표면이 노출된다.
그리고, 도 2f에 도시한 바와 같이, 개구(90a)를 갖는 포토레지스트(90)를 마스크로 하여, n형 불순물과 p형 불순물을 순차적으로, p형 Si 박막(30) 내에 이온 주입법에 의해 주입한다. 구체적으로는, 우선, 개구(90a)의 바로 아래에 대응하는p형 Si 박막(30) 내에, n형의 불순물을 주입하여 소정의 불순물 농도를 갖는 n+ 영역(302)을 형성한다. 다음으로, 마찬가지로 하여, p형의 불순물을 주입하여 소정의 불순물 농도를 갖는 p+ 영역(304)을 형성한다. 형성되는 n+ 영역(302) 및 p+ 영역(304)은 각각, 단면에서 보아 대략 기둥 형상으로 된다.
본 실시 형태에서, p+ 영역(304)은, 예를 들면, 이온 주입법에 의해 붕소(B)를 주입함으로써 형성된다. 또한, n+ 영역(302)은, 예를 들면, 이온 주입법에 의해 가속 전압을 다단계로 변화시키면서 P를 주입함으로써 형성된다. 그리고, p+ 영 역(304)은, n+ 영역(302)보다도 p형 Si 박막(30)의 표면으로부터 깊은 위치에 형성된다. 여기서, p+ 영역(304) 및 n+ 영역(302)이 형성되는 p형 Si 박막(30)의 표면으로부터의 깊이는, 후술하는 오목면 반사층(70)의 곡률 중심의 위치가, p+ 영역(304)과 n+ 영역(302) 사이에 대응하는 깊이로 설정된다. 또한, p+ 영역(304) 및 n+ 영역(302)의 p형 Si 박막(30)의 표면으로부터의 깊이는, 이온 주입하는 경우에서의 이온 주입 조건의 가속 전압 등을 조정함으로써, 원하는 깊이로 설정할 수 있다.
다음으로, 포토레지스트(90)를 제거한다. 그리고, 도 2g에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(45)의 표면, 및 p형 Si 박막(30)의 표면의 전체면에 n형의 불순물을 이온 주입한다. 이에 의해, p형 Si 박막(30)의 표면으로부터 소정의 깊이에 n+층(310)이 형성된다. 또한, 포토리소그래피법 및 이온 주입법을 이용하여, n+층(310) 위에 p+층(312)을 형성한다. 그리고, 예를 들면, 불활성 분위기 속에서, 1000℃ 전후의 온도에서 수초 정도, 고속 승온 어닐링을 실시함으로써, 게이트 전극(45) 내의 불순물과, 판독 트랜지스터의 전극 기능을 겸하고 있는 n+층(310) 및 p+층(312)을 활성화한다. 또한, 이 고속 승온 어닐링에 의해, n+ 영역(302) 및 p+ 영역(304)도 활성화되어, n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에 내부 전계가 높은 공 핍층이 생기게 된다. 즉, n+ 영역(302) 및 p+ 영역(304)은 각각, 급준한 불순물 농도 구배를 가지므로, n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에 pn 접합이 형성되어, 높은 내부 전계를 갖는 공핍층이 생기게 된다.
계속해서, 도 2h에 도시한 바와 같이, 산화막(50) 및 BSG막(60)을 형성한다. 구체적으로는, 우선, CVD법을 이용하여, 예를 들면, 300㎚ 정도의 두께의 이산화실리콘으로 이루어지는 산화막층을 게이트 전극(45) 및 p형 Si 박막(30)의 표면에 퇴적시킨다. 그리고, 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP)법을 이용하여, 퇴적한 산화막층을 100㎚ 정도까지 깎아, 표면을 평탄화시킨 산화막(50)을 형성한다. 이 CMP법에 의한 연마 공정에서는, 게이트 산화막(40)의 두께 및 게이트 전극(45)의 두께의 합계의 두께보다도, 산화막(50)의 두께를 두껍게 형성하기 위해서, 연마량을 설정한다.
계속해서, 소정량의 붕소(B)를 함유한 Si 산화막인 붕소 실리케이트 글래스(BSG)막(60)을, 산화막(50) 위에 퇴적한다. 막으로서의 BSG막(60)은, 예를 들면, 200㎚ 정도의 두께를 갖는다. 또한, BSG막(60) 대신에, 인 실리케이트 글래스(PSG)막, 또는 붕소 인 실리케이트 글래스(BPSG)막 등을, 산화막(50) 위에 퇴적할 수도 있다. 다음으로, 상면에서 보아 p+층(312) 및 n+층(310)을 덮는 부분을 제외하고, 포토리소그래피법 및 RIE법을 이용하여 BSG막(60)을 가공한다. 이에 의해, 상면에서 보아 p+층(312) 및 n+층(310)을 덮는 BSG막(60)이 형성된다.
다음으로, 도 2i에 도시한 바와 같이, BSG막(60)에, 소정의 분위기 속에서, 소정의 온도, 소정 시간의 열 처리를 실시함으로써 중간층(62)을 형성한다. 이 열 처리는, 예를 들면, BSG막(60)의 연화 온도 정도의 온도, 또는 연화 온도보다 낮은 온도(예를 들면, 750℃ 정도)에서 실시한다. BSG막(60)은 열 처리가 실시되면, 표면 장력에 의해, 산화막(50)의 반대측에 단면에서 볼록 형상을 갖는 형상으로 변형함으로써 중간층(62)으로 된다. 여기서, 중간층(62)의 단면에서의 볼록 형상은, 포물선의 일부의 형상에 일치하는 형상으로 된다.
다음으로, 중간층(62)의 표면에, n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에 초점이 위치하는 오목면을 갖는 오목면 반사층(70)을 형성한다. 오목면 반사층(70)은, 가시광 영역의 광에 대하여 높은 반사율(예를 들면, 90％ 정도)을 갖는 금속 재료로 형성된다. 오목면 반사층(70)은, 예를 들면, 스퍼터법에 의해 150㎚ 정도의 두께를 갖고 형성된다. 구체적으로는, 중간층(62)의 표면 및 산화막(50)의 표면에 스퍼터법에 의해 소정의 막 두께의 금속층을 형성한다. 그리고, 포토리소그래피법 및 RIE법을 이용하여, 중간층(62)의 표면에 오목면 반사층(70)을 형성한다. 또한, 오목면 반사층(70)은, 예를 들면, 알루미늄, 은 등의 금속 재료를 주로 하여 형성할 수 있다. 계속해서, 중간층(62)의 표면에 오목면 반사층(70)을 형성한 후, 400℃ 정도의 어닐링 처리를 5분간 정도, 오목면 반사층(70)에 실시한다. 또한, 어닐링 처리의 시간은, 오목면 반사층(70)을 구성하는 금속 재료가 산화막(50) 내를 확산하여 포토다이오드부(30a)측에 도달하지 않는 범위에서 설정된다.
그리고, 산화막(50)의 표면 및 오목면 반사층(70)의 표면을 덮는 소정의 막 두께의 층간 절연막(80)을 형성한다. 층간 절연막(80)은, 예를 들면, 이산화실리콘막으로 형성할 수 있다. 다음으로, CMP법으로 층간 절연막(80)의 표면을 평탄화한 후, 도 2j에 도시한 바와 같이 층간 절연막(80)의 표면에 다층 배선인 배선층(85)을 형성한다. 배선층(85)은, 예를 들면, 구리 배선(85a)으로 이루어지는 소정의 배선 패턴을 갖고 형성할 수 있다. 다음으로, 지지 기판(10) 및 산화막(20)을 연마, 제거하여 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)가 형성된다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 동작의 개요를 도시한다.
도 3에서는, 일례로서, 산화막(50)을 구성하는 재료의 굴절률과 중간층(62)을 구성하는 재료의 굴절률이 동일한 경우에 대하여 나타낸다. 또한, 도 3에서는 설명의 편의상, 배선층(85)의 도시를 생략한다. 도 3을 참조하면, 반도체 장치(1)의 광 입사면(30b)에 입사한 광(400)은, p형 Si 박막(30) 내를 전파한다. 본 실시 형태에서, p형 Si 박막(30)의 두께가 1.5㎛ 정도이고, 광(400)의 일부, 특히 적색 영역의 파장을 갖는 광(400)은 p형 Si 박막(30)을 투과하기 쉽다. p형 Si 박막(30)을 투과한 광(400)은, 오목면 반사층(70)에 의해 반사된다.
여기서, 본 실시 형태에 따른 오목면 반사층(70)은, 오목면 반사층(70)의 곡률 중심(308)이 n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에 존재하도록 형성되어 있으므로, 오목면 반사층(70)에 의해 반사된 광(400)은, n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에 존재하는 공핍층(306)에 집광한다. 또한, 오목면 반사층(70)의 오목면 부분 의 곡선이 완전한 포물선 형상을 갖고 있지 않은 경우, 오목면 반사층(70)에 의해 반사된 광(400)은 공핍층(306) 내에서 일점에 집중되는 것은 아니지만, 공핍층(306) 내에서 소정 넓이를 갖고 집광된다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 곡률 중심의 위치의 개요를 도시한다.
본 실시 형태에서, 상면에서 보아 중간층(62)의 폭 L1은, n+층(310) 및 p+층(312)의 폭 L2 이상의 폭으로 설정된다. 또한, n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이에, 오목면 반사층(70)의 곡률 중심(308)이 위치하도록, 오목면 반사층(70)의 오목면 형상은 설정된다. 이 경우에, n+층(310)과 p형 Si 박막(30)의 계면으로부터 소정의 깊이 D의 위치에 오목면 반사층(70)의 곡률 중심(308)이 위치하게 된다. 반도체 장치(1)의 광 감도를 보다 향상시키는 것을 목적으로 하여, 깊이 D는, n+층(310)측에 보다 가깝게 할 수도 있다. 즉, 곡률 중심(308)을 n+층(310)측에 보다 가깝게 할 수도 있다. 또한, 깊이 D의 위치의 변경에 따라서 중간층(62)의 볼록면(62a) 형상을 변경함으로써, 오목면 반사층(70)의 오목면(70a) 형상을 변경할 수 있다.
본 실시 형태에서는, p형 Si 박막(30)을 이용하였지만, n형의 Si 박막을 이용할 수도 있다. 이 경우, 반도체 장치(1)의 각 구성 부분의 도전형은 본 실시 형태의 도전형과는 반대로 한다. 예를 들면, n형 분리벽(300)은 p형으로서 구성한 다. 그리고, n+ 영역(302) 및 n+층(310)은 p형으로 구성되고, p+ 영역(304) 및 p+층(312)은 n형으로 구성되게 된다.
본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)은, 포토다이오드부(30a)를 포함하는 p형 Si 박막(30)의 광 입사면(30b)의 반대측에, 오목면 반사층(70)을 구비한다. 광 입사면(30b)에 입사한 광의 일부는, 오목면 반사층(70)에 의해 반사된다. 그리고, 반사된 광의 경로는 반사됨으로써 증대되는 것이 포토다이오드부(30a)를 통과하는 거리의 증대에 대응하므로, 포토다이오드부(30a)에서의 광전 변환 효율이 향상된다. 이에 의해 본 실시 형태에 따르면, 광 감도가 향상된 반도체 장치(1)를 제공할 수 있다. 또한, 광 입사면(30b)에 입사한 광이 오목면 반사층(70)에 의해 n+ 영역(302)과 p+ 영역(304) 사이를 향하여 반사됨으로써 오목면 반사층(70)의 상방에 광이 전파되는 것을 억제할 수 있으므로, 배선층(85)의 배선(85a)의 레이아웃을 자유롭게 설계할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 오목면 반사층(70)에 의해 광 입사면(30b)에 입사한 광 중, p형 Si 박막(30)을 투과한 적색 영역의 광을 포토다이오드부(30a)측에 반사할 수 있다. 이에 의해, p형 Si 박막(30)의 두께를 두껍게 하지 않고 적색광의 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있으므로, p형 Si 박막(30)의 두께를 오목면 반사층(70)을 형성하지 않은 반도체 장치에 비해 얇게 할 수 있어, 반도체 장치(1)의 제조 코스트를 저감할 수 있다. 또한, p형 Si 박막(30)의 두께는 얇은 상태 그대로이므로, 복수의 포토다이오드부(30a) 사이를 분리하는 n형분리 벽(300)의 형성도 용이하게 되어, 광 감도가 대폭 향상된 CMOS 센서로서의 반도체 장치(1)를 저코스트로 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 오목면 반사층(70)과 포토다이오드부(30a) 사이에 산화막(50)을 구비하므로, 오목면 반사층(70)을 구성하는 금속 재료가 포토다이오드부(30a)측으로 확산되어, 반도체 장치(1)의 특성의 열화를 억제할 수 있다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 오목면 반사층(70)에 의해 반사하는 광을, 공핍층(306)에 집광할 수 있다. 여기서, 불순물 농도가 높아, 급준한 불순물 농도 프로파일을 갖는 n+ 영역(302)과, 불순물 농도가 높아, 급준한 불순물 농도 프로파일을 갖는 p+ 영역(304) 사이에 끼워져 있는 영역에 공핍층(306)이 형성되므로, 공핍층(306) 내의 전계 강도는 높아, 공핍층(306)에 입사한 광은 높은 효율로 신속하게 캐리어로 변환된다. 이에 의해, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)에 의하면, 매우 높은 광전 변환 효율을 발휘할 수 있다.
또한, n+ 영역(302) 및 p+ 영역(304)은 각각, 판독 트랜지스터로서의 게이트 전극(45)으로부터 떨어져 있으므로, 펀치 스루가 발생하는 등의 판독 트랜지스터의 특성의 열화를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1)는, 고감도의 CMOS 센서인 반도체 장치(1)로서 제공할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 5는 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치의 단면의 개요를 도시한다.
제2 실시 형태에 따른 반도체 장치(1a)는, 광 입사면(12a)을 갖는 투명 기판(12)과, 투명 기판(12) 위에 형성되는 투명 전극(14)과, 투명 전극(14) 위의 일부에 형성되는 유기 반도체층(16)과, 유기 반도체층(16) 위의 일부에 형성되는 중간층(63)과, 중간층(63)의 표면 및 유기 반도체층(16)의 일부의 표면에 접하여 형성되는 오목면 반사층(71)을 구비한다.
투명 기판(12)은, 가시광에 대하여 투명하고, 유연성을 갖는 재료로 형성된다. 예를 들면, 투명 기판(12)은, 유기 고분자 재료로 형성되는 투명 필름으로 형성할 수 있다. 또한, 투명 전극(14)은, Indium Tin Oxide(ITO) 등의 도전성 무기 재료로 형성할 수 있다. 투명 전극(14)의 일부의 표면(14a)은 외부에 노출되어 있고, 이 영역으로부터 유기 반도체층(16)에 전력이 공급된다.
유기 반도체층(16)은, 전자를 수용하는 기능을 갖는 유기 재료(이하, 「전자수용 유기 재료」라고 함), 및/또는 전자를 공여하는 기능을 갖는 유기 재료(이하, 「전자 공여 유기 재료」라고 함)를 함유하여 형성되고, 광전 변환하는 포토다이오드로서의 기능을 발휘한다. 유기 반도체층(16)은, 전자 수용 유기 재료로 이루어지는 층, 또는 전자 공여 유기 재료로 이루어지는 층, 혹은 전자 수용 유기 재료로 이루어지는 층과 전자 공여 유기 재료로 이루어지는 층의 적층을 포함하여 형성할 수 있다. 또한, 유기 반도체층(16)은, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 또는 폴리아미드 수지 등의 유기 고분자 재료, 혹은 이들 유기 고분자 재료의 공중합체에, 전자 수용 유기 재료 또는 전자 공급 유기 재료를 첨가한 층을 포함하여 형성할 수도 있다.
또한, 유기 반도체층(16)은, 소정의 가시광 영역의 광을 흡수하는 유기 재료를 함유하여 형성할 수도 있다. 예를 들면, 유기 반도체층(16)은, 청색 영역의 광을 흡수하는 유기 재료인 쿠마린6, 녹색 영역의 광을 흡수하는 유기 재료인 로더민6G, 또는 적색 영역의 광을 흡수하는 유기 재료인 아연 프탈로시아닌을 함유하여 형성할 수 있다. 이 경우, 유기 반도체층(16)은, 예를 들면, 쿠마린6을 함유하는 제1 유기 반도체층과, 로더민6G를 함유하는 제2 유기 반도체층과, 아연 프탈로시아닌을 함유하는 제3 유기 반도체층이 적층된 적층 구조체를 포함하여 형성할 수 있다.
중간층(63)은, 예를 들면, 에폭시 수지 등의 유기 고분자 재료로 형성할 수 있다. 예를 들면, 중간층(63)은, 에폭시 수지 등의 유기 고분자 재료를 유기 반도체층(16) 위의 일부에 포팅하여 형성할 수 있다. 이에 의해, 볼록면(63a)을 갖는 중간층(63)을 형성할 수 있다. 또한, 오목면 반사층(71)은, 볼록면(63a)에 대응한 오목면(71a)을 갖고 형성된다. 오목면 반사층(71)을 구성하는 재료는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 오목면 반사층(71)의 일부는 직접, 유기 반도체층(16)에 접촉시킬 수 있고, 이 경우, 오목면 반사층(71)은 유기 반도체층(16)에 전력을 공급하는 전극으로서의 기능도 겸비한다. 예를 들면, 오목면 반사층(71)의 표면(71b)에, 외부로부터 전력이 공급된다.
제2 실시 형태에 따른 반도체 장치(1a)는, 고분자 재료 및 유기 반도체를 주로 하여 형성할 수 있으므로, 굴곡성 및 유연성을 발휘한다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 오목면 반사층(71)의 존재에 의해 높은 광 감도를 가짐과 함께, 반도 체 장치(1a) 자체를 자유롭게 구부릴 수 있는 광 센서로서의 반도체 장치(1a)를 제공할 수 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 따르면, 의복 등에 접착할 수 있는 반도체 장치(1a)를 제공할 수 있다.
[제3 실시 형태]
도 6은 제3 실시 형태에 따른 반도체 장치의 단면의 개요를 도시한다.
본 실시 형태에 따른 반도체 장치(1b)는, 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치(1a)와는, 중간층(63)이 형성되어 있지 않고, 오목면 반사층(71)이 존재하지 않는 점을 제외하고, 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치(1a)와 대략 동일한 구성을 구비한다. 따라서, 상위점을 제외하고 상세한 설명은 생략한다.
반도체 장치(1b)는, 투명 기판(12)과, 투명 기판(12) 위에 형성되는 투명 전극(14)과, 투명 전극(14) 위의 일부에 형성되는 유기 반도체층(16)과, 유기 반도체층(16) 위에 형성되는 반사층으로서의 반사 전극(72)을 구비한다. 반사 전극(72)은, 그 표면(72a)에서, 광 입사면(12a)으로부터 입사한 광의 일부를 유기 반도체층(16)측에 반사한다. 또한, 반사 전극(72)은, 유기 반도체층(16)에 전력을 공급하는 전극으로서의 기능을 갖는다.
이상, 실시 형태를 설명하였지만, 상기에 기재한 실시 형태는 특허 청구 범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시 형태 중에서 설명한 특징의 조합 모두가 발명의 과제를 해결하기 위한 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1 은 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 단면도.
도 2a는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2b는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2c는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2d는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2e는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2f는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2g는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2h는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2i는 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자의 제조 공정의 도면.
도 2j는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 공정의 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 동작을 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 반도체 장치의 곡률 중심의 위치를 도시하는 도면.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 반도체 장치의 단면도.
도 6은 제3 실시 형태에 따른 반도체 장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 반도체 장치
30 ; p형 Si 박막
30a : 포토다이오드부
30b : 광 입사면
40 : 게이트 산화막
45 : 게이트 전극
50 : 산화막
62 : 중간층
70 : 오목면 반사층
80 : 층간 절연막
300 : n형 분리벽
Claims (20)
- 광이 입사하는 광 입사면과 포토다이오드부를 갖는 반도체 박막과,상기 광 입사면의 반대측의 상기 반도체 박막의 표면의 상방에 형성되며, 볼록면을 갖는 중간층과,상기 볼록면의 표면에 형성되며, 상기 광을 상기 포토다이오드부의 방향으로 반사하는 오목면을 갖는 오목면 반사층을 구비하는, 반도체 장치.
- 제1항에 있어서,상기 포토다이오드부는, 제1 도전형의 제1 영역과 상기 제1 도전형과는 상이한 제2 도전형의 제2 영역을 포함하고,상기 중간층은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 공핍층 내에 상기 오목면의 곡률 중심이 위치하는 형상의 상기 볼록면을 갖는, 반도체 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 상기 반도체 박막 내의 일부분에 형성되고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 제외한 상기 반도체 박막보다도 높은 불순물 농도를 갖는, 반도체 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제2 영역은, 상기 광 입사면과 상기 제1 영역 사이에 형성되는, 반도체 장치.
- 제2항에 있어서,상기 반도체 박막은, 제1 도전형의 제1 층과 상기 제1 도전형과는 상이한 제2 도전형의 제2 층을 갖고,상기 곡률 중심은, 상기 제1 층 및 상기 제2 층과 상기 제2 영역 사이에 위치하는, 반도체 장치.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 박막과 상기 중간층 사이에 형성되는 산화막과,상기 중간층 위에 형성되는 배선층을 더 구비하고,상기 오목면 반사층은, 상기 산화막과 상기 배선층 사이에 형성되는, 반도체 장치.
- 제6항에 있어서,상기 반도체 장치는, 상기 배선층의 반대측에 위치하는 상기 광 입사면에 입사한 광을 상기 오목면 반사층에 의해 반사하는 이면 조사형의 반도체 장치인, 반도체 장치.
- 제6항에 있어서,상기 중간층과 상기 산화막은, 동일한 굴절률을 갖는 재료로 형성되는, 반도체 장치.
- 제1항에 있어서,상기 오목면 반사층은, 금속 재료로 형성되는, 반도체 장치.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 박막은, p형 또는 n형의 Si 박막인, 반도체 장치.
- 유연성을 갖는 투명 기판과,상기 투명 기판 위에 형성되는 투명 전극과,상기 투명 전극의 상기 투명 기판과 접하고 있는 면의 반대측의 일부에 형성되는 유기 반도체층과,상기 유기 반도체층의 상기 투명 전극과 접하고 있는 면의 반대측의 표면의 상방에 형성되며, 볼록면을 갖는 중간층과,상기 볼록면의 표면에 형성되며, 입사광을 상기 유기 반도체층의 방향으로 반사하는 오목면을 갖는 오목면 반사층을 구비하는, 반도체 장치.
- 제11항에 있어서,상기 유기 반도체층은, 전자 수용 유기 재료, 및 전자 공여 유기 재료 중 어느 한쪽, 혹은 쌍방을 함유하여 형성되는, 반도체 장치.
- 제11항에 있어서,상기 유기 반도체층은, 쿠마린6, 로더민6G, 및 아연 프탈로시아닌으로부터 선택되는 적어도 1종류의 유기 재료를 함유하여 형성되는, 반도체 장치.
- 제11항에 있어서,상기 오목면 반사층은, 금속 재료로 형성되고, 상기 유기 반도체층에 전력을 공급하는 전극인, 반도체 장치.
- 유연성을 갖고, 가시광에 대하여 투명한 투명 기판과,상기 투명 기판 위에 형성되는 투명 전극과,상기 투명 전극의 상기 투명 기판과 접하고 있는 면의 반대측의 일부에 형성되는 유기 반도체층과,상기 유기 반도체층의 상기 투명 전극과 접하고 있는 면의 반대측의 표면의 상방에 형성되는 반사층을 구비하는, 반도체 장치.
- 제15항에 있어서,상기 반사층은, 상기 유기 반도체층에 전력을 공급하는 전극인, 반도체 장 치.
- 광이 입사하는 광 입사면과 포토다이오드부를 갖고, 표면에 산화막이 형성된 반도체 박막 위에 막을 형성하는 공정과,상기 막에 열 처리를 실시함으로써, 상기 막을 볼록 형상을 갖는 중간층으로 하는 공정과,상기 중간층의 표면에 오목면 반사층을 형성하는 공정을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 포토다이오드부는,지지 기판과, 상기 지지 기판 위의 산화막과, 상기 산화막 위의 Si 박막을 갖는 기판을 준비하는 공정과,상기 Si 박막 내에 제1 도전형의 제1 영역과 상기 제1 도전형과는 상이한 제2 도전형의 제2 영역을 형성하는 공정을 갖는 공정을 거쳐 제조되는, 반도체 장치의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 중간층을 형성하는 공정에서의 상기 열 처리는, 상기 막을 형성하는 재료의 연화 온도, 또는 그 연화 온도보다 낮은 온도에서 실시되는, 반도체 장치의 제조 방법.
- 제18항에 있어서,상기 오목면 반사층을 형성하는 공정은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 초점이 위치하는 오목면을 갖는 상기 오목면 반사층을 형성하는, 반도체 장치의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008201453A JP2010040733A (ja) | 2008-08-05 | 2008-08-05 | 半導体装置 |
| JPJP-P-2008-201453 | 2008-08-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100017066A true KR20100017066A (ko) | 2010-02-16 |
| KR101098636B1 KR101098636B1 (ko) | 2011-12-23 |
Family
ID=41652037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090071571A KR101098636B1 (ko) | 2008-08-05 | 2009-08-04 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100032659A1 (ko) |
| JP (1) | JP2010040733A (ko) |
| KR (1) | KR101098636B1 (ko) |
| CN (1) | CN101645451A (ko) |
| TW (1) | TW201007936A (ko) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5538811B2 (ja) * | 2009-10-21 | 2014-07-02 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子 |
| KR20110055980A (ko) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리버스 이미지 센서 모듈 및 이의 제조 방법 |
| US8654232B2 (en) * | 2010-08-25 | 2014-02-18 | Sri International | Night vision CMOS imager with optical pixel cavity |
| JP2014203961A (ja) * | 2013-04-04 | 2014-10-27 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、ならびに電子機器 |
| JP2014241363A (ja) | 2013-06-12 | 2014-12-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CN103811511A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-05-21 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 背照式图像传感器及其形成方法 |
| JP6287612B2 (ja) * | 2014-06-16 | 2018-03-07 | 住友電気工業株式会社 | 赤外線受光半導体素子 |
| US10147765B2 (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-04 | Dpix, Llc | Test structures for manufacturing process of organic photo diode imaging array |
| US10051218B1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-14 | SmartSens Technology (U.S.), Inc. | Stacked image sensor pixel cell with in-pixel vertical channel transfer transistor and reflective structure |
| CN108878572B (zh) * | 2018-07-10 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 感光元件、光电传感探测基板及其制造方法 |
| JP7346071B2 (ja) * | 2019-04-26 | 2023-09-19 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、撮像システム、および、移動体 |
| US11171172B2 (en) * | 2019-07-16 | 2021-11-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor and method of forming the same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0427171A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US6122091A (en) * | 1997-10-14 | 2000-09-19 | California Institute Of Technology | Transmissive surface plasmon light valve |
| US7071615B2 (en) * | 2001-08-20 | 2006-07-04 | Universal Display Corporation | Transparent electrodes |
| JP4779304B2 (ja) | 2004-03-19 | 2011-09-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、カメラモジュール及び電子機器モジュール |
| JP4826111B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2011-11-30 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置 |
| KR20070096115A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-10-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 |
| JP4525671B2 (ja) * | 2006-12-08 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| US7982177B2 (en) * | 2008-01-31 | 2011-07-19 | Omnivision Technologies, Inc. | Frontside illuminated image sensor comprising a complex-shaped reflector |
-
2008
- 2008-08-05 JP JP2008201453A patent/JP2010040733A/ja active Pending
-
2009
- 2009-06-18 TW TW098120479A patent/TW201007936A/zh unknown
- 2009-07-16 CN CN200910159892A patent/CN101645451A/zh active Pending
- 2009-07-21 US US12/506,650 patent/US20100032659A1/en not_active Abandoned
- 2009-08-04 KR KR1020090071571A patent/KR101098636B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101645451A (zh) | 2010-02-10 |
| US20100032659A1 (en) | 2010-02-11 |
| JP2010040733A (ja) | 2010-02-18 |
| TW201007936A (en) | 2010-02-16 |
| KR101098636B1 (ko) | 2011-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101098636B1 (ko) | 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
| TWI429067B (zh) | 固態成像元件 | |
| US9609251B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| US9048371B2 (en) | Semiconductor devices including avalanche photodetector diodes integrated on waveguides and methods for fabricating the same | |
| TWI608600B (zh) | 影像感測器及其製作方法 | |
| TWI225309B (en) | Semiconductor device with built-in light receiving element, production method thereof, and optical pickup incorporating the same | |
| TWI606596B (zh) | 光學感測器及其製造方法 | |
| TWI645555B (zh) | 影像感測裝置及其製造方法 | |
| US11264425B2 (en) | Process for fabricating an array of germanium-based diodes with low dark current | |
| TW201913988A (zh) | 影像感測器裝置 | |
| CN104882454A (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| US9927573B2 (en) | Semiconductor device | |
| CN206574713U (zh) | 背照式图像传感器 | |
| JP2003264311A (ja) | ホトダイオードを有する集積回路の製造方法 | |
| US10473853B2 (en) | Fully integrated avalanche photodiode receiver | |
| JP2009065122A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP6267676B2 (ja) | 光センサおよびその製造方法 | |
| US20080272418A1 (en) | Semiconductor component comprising a buried mirror | |
| CN112133715A (zh) | 一种图像传感器结构 | |
| CN112133714A (zh) | 一种图像传感器结构 | |
| US7902621B2 (en) | Integrated circuit comprising mirrors buried at different depths | |
| KR20190118726A (ko) | 후면 조사형 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| JP2005109048A (ja) | 光半導体集積回路装置の製造方法 | |
| JP2012129535A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2005109047A (ja) | 光半導体集積回路装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |