KR20150119853A - 이면 입사형 에너지선 검출 소자 - Google Patents

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Abstract

이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는 반도체 기판(11)과, 보호막(21)을 구비하고 있다. 반도체 기판(11)은 에너지선 입사면으로서의 제1 주면(11a)과, 제1 주면(11a)에 대향하는 제2 주면(11b)을 가지고, 에너지선의 입사에 따라 전하를 발생시키는 전하 발생 영역(13)이 제2 주면(11b)측에 마련되어 있다. 보호막(21)은 전하 발생 영역(13)을 적어도 덮도록 반도체 기판(11)의 제2 주면(11b)측에 마련되고, 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하고 있다. 보호막(21)은, 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시키는 응력 완화부를 가지고 있다.

Description

이면 입사형 에너지선 검출 소자{BACKSIDE-ILLUMINATED ENERGY RAY DETECTION ELEMENT}
본 발명은 이면(裏面) 입사형 에너지선 검출 소자에 관한 것이다.
에너지선 입사면으로서의 제1 주면(主面)과 당해 에너지선 입사면에 대향하는 제2 주면을 가지고, 에너지선의 입사에 따라 전하를 발생시키는 전하 발생 영역이 제2 주면측에 마련되어 있는 반도체 기판을 구비하고 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본국 특개평 10－335624호 공보
이면 입사형 에너지선 검출 소자에서는, 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막이 반도체 기판의 제2 주면측에 배치된다. 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막은, 소자를 물리적으로 보호할 뿐만 아니라, 반도체 기판으로 수소를 공급하는 수소 함유막 또는 수소 공급막으로서 기능한다. 상기 보호막은 반도체 기판으로 수소를 공급함으로써, 반도체 기판의 계면(界面) 준위(準位)를 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 보호막은 암전류(暗電流)를 저감시키는 효과를 가지고 있다.
실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막에는, 이 보호막의 성막시에, 응력이 발생한다. 이면 입사형 에너지선 검출 소자에서는, 발생한 전하가 확산하여 해상도를 저하시키지 않는 목적, 및 전하의 이동거리를 짧게 하여 전하를 고속으로 판독하는 목적으로부터, 특히 반도체 기판이 박화(薄化)되어 있다. 이 때문에, 이면 입사형 에너지선 검출 소자는, 제2 주면측으로부터 에너지선이 입사되는 제2 주면 입사형 에너지선 검출 소자에 비하여, 보호막에 발생한 응력의 영향을 크게 받기 쉽다. 보호막의 응력에 의한 영향의 하나로서, 화이트 스팟 현상이 존재한다. 화이트 스팟 현상은, 전하 발생 영역에서 발생한 전하에 따라 얻어지는 화상에, 암전류에 기인한 결함 화소가 화이트 스팟으로서 나타나는 현상이다.
본 발명은 보호막에 발생하는 응력을 완화시키는 것이 가능한 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 관점에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자는, 에너지선 입사면으로서의 제1 주면과 에너지선 입사면에 대향하는 제2 주면을 가지고, 에너지선의 입사에 따라 전하를 발생시키는 전하 발생 영역이 제2 주면측에 마련되어 있는 반도체 기판과, 전하 발생 영역을 적어도 덮도록 제2 주면측에 마련되고, 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막을 구비하고, 보호막은, 보호막에 발생하는 응력을 완화시키는 응력 완화부를 가진다.
본 발명의 하나의 관점에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에서는, 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막이, 전하 발생 영역을 적어도 덮도록 반도체 기판의 제2 주면측에 마련되어 있다. 이 때문에, 보호막에 의해, 암전류를 저감시키는 것 및 소자를 물리적으로 보호할 수 있다. 보호막은 응력 완화부를 가지고 있으므로, 보호막에 발생하는 응력이 완화된다. 따라서 화이트 스팟 현상 등의 화상 결함의 발생이 억제된 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 실현할 수 있다.
응력 완화부는, 보호막의 두께 방향으로 움푹 패인 유저(有底, 바닥이 있는) 모양 또는 무저(無底, 바닥이 없는) 모양의 오목부여도 좋다. 응력 완화부가 유저 모양의 오목부인 경우, 보호막의 두께는 오목부의 위치에서 얇다. 응력 완화부가 무저 모양의 오목부인 경우, 보호막은 오목부의 위치에서는 존재하지 않는다. 어느 경우더라도, 비교적 간단하고 쉬운 구성에 의해, 보호막에 발생하는 응력을 확실하게 완화시킬 수 있다. 암전류를 저감시키는 관점 및 물리적으로 보호하는 관점에 의하면, 응력 완화부는 유저 모양의 오목부여도 좋다.
오목부는 제2 주면에 평행한 방향으로 연장되는 홈부(溝部)여도 좋다. 이 경우, 홈부의 위치에서, 보호막에 발생하는 응력이 완화된다. 따라서 응력이 집중되는 지점이 판명되어 있는 경우, 당해 지점에 홈부가 위치함으로써, 보호막에 발생하는 응력이 집중하는 것을 간이(簡易)하면서 또한 확실하게 완화시킬 수 있다.
보호막은 응력 완화부로서, 동일한 방향으로 연장되는 복수의 홈부를 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 보호막에 발생하는 응력을 보다 한층 완화시킬 수 있다.
전하 발생 영역은 제1 방향으로 병치(倂置)된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고, 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고, 복수의 홈부가 제1 방향을 따르는 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 이 경우, 제2 방향에 있어서, 복수의 홈부에 의한 응력 완화 효과가 높다. 전하를 전송하는 방향, 즉 제2 방향으로 복수의 홈부가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역 사이에 있어서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다.
전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고, 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고, 복수의 홈부가, 제2 방향을 따르는 방향으로 연장되어 있어도 좋다. 이 경우, 제1 방향에 있어서, 복수의 홈부에 의한 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
복수의 홈부는, 서로 이웃하는 2개의 에너지선 감응 영역 사이의 영역에 대응하도록 배치되어 있어도 좋다. 반도체 기판에 있어서의, 서로 이웃하는 2개의 에너지선 감응 영역 사이의 영역에서는, 암전류가 발생하기 어렵다. 복수의 홈부가, 서로 이웃하는 2개의 에너지선 감응 영역 사이의 영역에 대응하도록 배치됨으로써, 암전류의 저감 효과를 저해하는 일 없이, 보호막에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
오목부는 격자 모양의 홈부여도 좋다. 이 경우, 홈부가 연장되는 방향 각각에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
보호막은, 응력 완화부로서, 이차원 배열된 복수의 오목부를 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 복수의 오목부가 배열되어 있는 방향 각각에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고, 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고, 전하 전송부는 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되면서 또한 서로 간격을 두고 배치된 복수의 배선을 가지고, 복수의 홈부가, 복수의 배선상에 위치하고 있어도 좋다. 이 경우, 복수의 배선이 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 복수의 홈부는, 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장된다. 홈부에 의해, 제1 방향과 제2 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다. 전하를 전송하는 방향, 즉 제2 방향으로 복수의 홈부가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역 사이에 있어서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다.
소자에 있어서의, 배선이 배치된 영역에서는, 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역에 비해서, 암전류가 발생하기 어렵다. 이것은, 이하의 이유이다. 배선이 배치된 영역은, 배선에 의해, 수소가 갇히기 쉽다. 배선이 배치된 영역에 갇힌 수소는 암전류의 저감에 기여한다. 따라서 복수의 홈부가, 복수의 배선상에 위치하고 있는 경우, 암전류의 저감 효과를 저해하는 일 없이, 보호막에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다. 복수의 홈부가, 복수의 배선상에 위치하기 때문에, 배선에 대한 물리적인 보호 효과의 저하는 부정할 수 없다. 배선의 폭은 좁기 때문에, 배선의 폭에 대응하는 홈부의 폭도 좁다. 이 때문에, 보호막 전체에 있어서의 소자를 물리적인 보호 효과가 큰 폭으로 저하하는 일은 없다.
전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고, 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고, 전하 전송부는 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되면서 또한 서로 간격을 두고 배치된 복수의 배선을 가지고, 복수의 홈부가, 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역상에 위치하고 있어도 좋다. 이 경우, 복수의 배선이 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 복수의 홈부도 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장된다. 제1 방향과 제2 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다. 전하를 전송하는 방향, 즉 제2 방향으로 복수의 홈부가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역 사이에 있어서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다. 복수의 홈부가 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역상에 위치하고 있기 때문에, 각 배선은 보호막에 의해 확실하게 보호되어, 배선의 단락 또는 단선을 막을 수 있다.
본 발명에 의하면, 보호막에 발생하는 응력을 완화시키는 것이 가능한 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제1 주면측에서 본 도면이다.
도 2는 제2 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면측에서 본 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시되는 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 보조 배선 및 전하 배출용 배선의 배치의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 6은 오버플로우 드레인 및 화소 분리부의 배치의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면측에서 본 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면측에서 본 도면이다.
도 9는 도 8에 도시되는 IX－IX선을 따른 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제3 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면측에서 본 도면이다.
도 11은 제4 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 12는 제5 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 13은 제6 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 14는 제7 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 15는 제8 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 16은 제9 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막을 나타내는 도면이다.
도 17은 이면 입사형 에너지선 검출 소자의 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는, 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복하는 설명은 생략한다.
(제1 실시 형태)
우선, 도 1~도 6을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)의 구성을 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제1 주면측에서 본 도면이다. 도 2는 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면측에서 본 도면이다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시되는 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 보조 배선 및 전하 배출용 배선의 배치의 일례를 나타내는 구성도이다. 도 6은 오버플로우 드레인 및 화소 분리부의 배치의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 3에 도시되는 것처럼, 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 반도체 기판(11)을 구비하고 있다. 반도체 기판(11)은 실리콘으로 이루어지는 기판이다. 반도체 기판(11)은 서로 대향하는 제1 주면(11a)과 제2 주면(11b)을 가지고 있다. 제1 주면(11a)은 에너지선이 입사되는 에너지선 입사면이다. 반도체 기판(11)의 제2 주면(11b)측에는, 입사되는 에너지선에 따라 전하를 발생시키는 전하 발생 영역(13)이 마련되어 있다.
도 3에 도시되는 것처럼, 반도체 기판(11)은 박형부(薄型部)를 가지고 있다. 박형부는 반도체 기판(11)의 전하 발생 영역(13)에 대향하는 영역을 당해 영역의 주변 부분을 남기고, 제1 주면(11a)측에서부터 박화시킴으로써 성형되어 있다. 반도체 기판(11)은 박형부의 주위에 위치한 두꺼운 프레임부를 가지고 있다. 박형부의 두께는 수십 ㎛정도이다. 프레임부의 두께는 수백 ㎛정도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 전하 발생 영역(13)의 구성에 대해 설명한다. 전하 발생 영역(13)은 에너지선 감응 영역(131)을 가지고 있다. 에너지선 감응 영역(131)은 에너지선의 입사에 감응하여, 에너지선의 입사 강도에 따른 전하를 발생시키는 영역이다. 에너지선 감응 영역(131)은 제1 방향으로 늘어서서 배치됨으로써, 복수의 에너지선 감응 영역(131)이 병치되어 있다. 에너지선 감응 영역(131)은 포토 다이오드를 포함하고 있다. 에너지선 감응 영역(131)의 포토 다이오드에 에너지선이 입사됨으로써, 광전(光電) 효과에 의해 전하가 발생한다.
다음으로, 전하 전송부(132)에 대해 설명한다. 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 전하 전송부(132)를 구비하고 있다. 전하 전송부(132)는 전하 발생 영역(13)에 대향하도록 배치되어 있다. 전하 전송부(132)는 에너지선 감응 영역(131)에서 발생한 전하를 제1 방향(도 4의 가로 방향)에 직교하는 제2 방향(도 4의 세로 방향)으로 각각 전송한다.
본 실시 형태에서는, 전하 발생 영역(13)에 발생한 전하를 전송하는 방식으로서, 풀 프레임 전송(FFT) 방식의 CCD를 예로서 설명한다. 이 경우, FFT 방식의 CCD가 전하 발생 영역(13)에 대향하도록 배치되어 있다. 전하를 전송하는 방식은 FFT 방식의 CCD로 한정되지 않는다. 도 4는 전하의 전송에 대해 설명하기 위해서, 전하를 전송하는 전극 또는 배선 등에 대해서는 전송 전극만이 도시되어 있다. 도 4에 있어서, 보조 배선 및 전하 배출용 배선은 도시되어 있지 않다.
전하 전송부(132)에는, 복수의 수직 전송 채널(6)이 배열되어 있다. 수직 전송 채널(6)은 에너지선 감응 영역(131)에서 생긴 전하를 제2 방향으로 전송한다. 수직 전송 채널(6)에 직교하는 제1 방향을 길이 방향으로 하여, 다결정 실리콘으로 이루어지는 복수의 수직 전송 전극으로 구성되는 수직 전송 전극 그룹(7)이 형성되어 있다. 수직 전송 채널(6)과 수직 전송 전극 그룹(7)에 의해, 수직 시프트 레지스터가 구성되어 있다.
수직 전송 전극 그룹(7)에 있어서, 복수의 전송 전극은, 전송 전극마다 전송 전압이 인가된다. 복수의 전송 전극은 전하 발생 영역(13)과 대향하는 위치에 복수 배열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개의 다른 상(相)의 전송 전압 φv1 및 φv2가 인가된 전송 전극이, 각각 쌍이 되어서, 에너지선 감응 영역(131)과 대향하는 위치에 제1 방향으로 배열되어 있다. 여기에서는 설명을 위해 전송 전압의 상의 수를 2상으로 하지만, 상의 수는 한정되지 않는다. 이것에 의해서, 제2 방향으로의 전하의 전송이 행해진다.
배열된 각각의 수직 전송 채널(6)은 수평 전송 채널(8)에 접속되어 있다. 수직 전송 채널(6)에 직교하고, 복수의 수평 전송 전극으로 이루어지는 수평 전송 전극 그룹(9)이 형성되어 있다. 수평 전송 채널(8)과 수평 전송 전극 그룹(9)에 의해, 수평 시프트 레지스터가 구성되어 있다.
수평 전송 전극 그룹(9)에 있어서, 복수의 수평 전송 전극은, 수평 전송 전극마다 전송 전압이 인가된다. 복수의 수평 전송 전극은, 전하 발생 영역(13)과 대향하는 위치에 복수 배열되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개의 다른 상의 전송 전압 φH1 및 φH2가 인가된 전송 전극이, 각각 쌍이 되어서, 에너지선 감응 영역(131)과 대향하는 위치에 제2 방향으로 배열되어 있다. 여기에서는 설명을 위해 전송 전압의 상의 수를 2상으로 한다. 전송 전압의 상의 수는 한정되지 않는다. 복수의 수평 전송 전극에 의해서, 제1 방향으로의 전하의 전송이 행해진다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 수직 전송 채널(6) 및 수직 전송 전극 그룹(7)으로 이루어지는 수직 시프트 레지스터의 각 전극 및 배선으로 이루어지는 수직 시프트 레지스터의 구성에 대해서, 구체적인 구성예를 참조하여 설명한다. 여기서, 수평 시프트 레지스터의 수평 전송 채널(8), 수평 전송 전극 그룹(9), 및 그것들에 부설되는 전하 판독부(5) 등의 구성에 대해서는, 도 4에 도시한 것과 마찬가지로, 이하에서는 도시 및 설명을 생략한다.
수직 전송 채널(6) 및 수직 전송 전극 그룹(7)으로 이루어지는 수직 시프트 레지스터와, 수평 전송 채널(8) 및 수평 전송 전극 그룹(9)으로 이루어지는 수평 시프트 레지스터에 의해서, 전하가 전송된다. 전하는 전하 판독부(5)까지 전송된다. 전하의 전송은 전하 전송 제어부(70)에 의해 제어된다. 전하 판독부(5)는 전하 증폭기 등이고, 전하 판독부(5)는 전하를 전압으로 변환한다. 전하는 전하 판독부(5)에 의해 시계열 신호로서 판독된다.
도 5는, 설명을 위해, 수직 전송 채널(6) 및 수직 전송 전극 그룹(7)에 의해서 구분되는 격자 모양의 2차원의 화소 배열이 도시되어 있다. 도 5는 에너지선 감응 영역(131)을 실선으로 구획지어 도시되어 있다. 구성되는 2차원의 화소 배열은, 예를 들면, 약 20㎛×20㎛의 화소가 2차원적으로, 제1 방향으로 512열, 1024열 또는 2048열, 제2 방향으로 128행, 256행 또는 512행 배치되어도 좋다. 각 화소는 에너지선 감응 영역(131)의 포토 다이오드에 대응한다. 전극 및 배선은, 에너지선 감응 영역(131)의 상부에 마련되는 수직 전송 전극 그룹(7)의 각 수직 전송 전극의 도시를 생략한다. 수직 전송 전극의 상부에 마련되는 보조 배선(121n~123n)(n은 양(positive)의 정수임) 및 전하 배출용 배선(130n)(n은 양의 정수임)의 각 배선은, 그 배선 패턴에 의해서 모식적으로 도시되어 있다. 도 5는 보조 배선(121n~123n)(n은 1~4) 및 전하 배출용 배선(130n)(n은 2 또는 3)이 도시되어 있다.
에너지선 감응 영역(131)은 제2 방향으로 연장되는 복수의 수직 전송 채널(6)에 의해서, 제1 방향을 따라서 복수 열로 분할되어 있다. 도 5는, 예로서 16열의 화소열(H1~H16)이 도시되어 있다.
도 5에 도시되어 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 3상의 전송 전압 φ1~φ3에 의해서 제2 방향의 전하 전송이 행해지는 3상 구동형으로서 구성되어 있다. 여기에서는 설명을 위해 전송 전압의 상의 수를 3상으로 한다. 전송 전압의 상의 수는 한정되지 않는다. 에너지선 감응 영역(131)은 이들 3상의 전송 전압 φ1~φ3이 인가되는 3개의 수직 전송 전극이 쌍으로 되어서 구성된 수직 전송 전극 그룹(7)에 의해서, 제2 방향을 따라서 복수 행으로 분할되어 있다. 도 5에 있어서는, 예로서 16행의 화소행(V1~V16)을 도시하고 있다.
제1 방향을 구분하는 화소열(H1~H16) 및 제2 방향을 구분하는 화소행(V1~V16)에 의해, 에너지선 감응 영역(131)은 2차원으로 배열된 16×16개의 화소를 가지고 구성되어 있다.
전하 전송부(132)는 보조 배선(121n~123n) 및 전하 배출용 배선(130n)의 각 배선을 구비하고 있다. 보조 배선(121n~123n) 및 전하 배출용 배선(130n)은, 예를 들면, 수직 전송 전극에 이용되고 있는 다결정 실리콘보다도 저(低)저항인 재질에 의해서 형성되어 있다. 다결정 실리콘보다도 저저항인 재질로서는, 알루미늄(Al) 등의 금속 또는 금속 실리사이드(silicide)를 들 수 있다.
보조 배선(121n~123n) 각각은, 3상의 전송 전압 φ1~φ3을 대응하는 수직 전송 전극에 대해서 보조적으로 공급한다. 보조 배선(121n~123n) 각각은, 각각 복수의 수직 전송 전극에 전기적으로 접속되어 설치되어 있다. 도 5는 보조 배선(121n~123n)과 수직 전송 전극의 접속점의 위치가, 각 보조 배선상의 백색 원에 의해서 도시되어 있다.
이들 보조 배선은, 3상의 전송 전압 φ1~φ3에 대응하는 상기한 3개의 보조 배선(121n~123n)을 1쌍으로 한 배선 패턴에 의해, 각각 대략 제1 방향으로 연장되는 형상으로 형성되어 있다. 각각의 보조 배선(121n~123n)에는, 그 좌우의 단부(端部)로부터 전송 전압 φ1~φ3이 공급되고 있다. 이와 같이 3상의 전송 전압 φ1~φ3에 대응한 보조 배선(121n~123n)을 1쌍의 배선 패턴으로 하는 구성에 의해, 각 수직 전송 전극에 대해서 효율적으로 전송 전압이 공급된다.
도 5 및 도 6에 도시되는 과잉 전하 배출 영역(12)은, 에너지선 감응 영역(131)에 대해서, 제2 방향을 따른 소정의 한 변 측에, 각각 형성되어 있다. 이것에 의해, 에너지선 감응 영역(131)에서 발생한 과잉 전하는, 과잉 전하 배출 영역(12)으로 모아진다.
도 5에 도시되는 것처럼, 과잉 전하 배출 영역(12)은 하방의 8행의 화소행(V1~V8)에 포함되는 16×8개의 화소에 대해서는, 2열의 화소열(H1, H2), 2열의 화소열(H3, H4), 2열의 화소열(H5, H6), 2열의 화소열(H7, H8), 2열의 화소열(H9, H10), 2열의 화소열(H11, H12), 2열의 화소열(H13, H14) 및 2열의 화소열(H15, H16)의 각각의 경계 영역에, 제2 방향의 변을 따라서 연속하여, 각각 형성되어 있다.
과잉 전하 배출 영역(12)은 상방의 8개의 화소행(V9~V16)에 포함되는 16×8개의 화소에 대해서는, 2열의 화소열(H2, H3), 2열의 화소열(H4, H5), 2열의 화소열(H6, H7), 2열의 화소열(H8, H9), 2열의 화소열(H10, H11), 2열의 화소열(H12, H13), 및 2열의 화소열(H14, H15)의 각각의 경계 영역과, 화소열(H1)의 좌측의 영역과, 및 화소열(H16)의 우측의 영역에, 제2 방향의 변을 따라서 연속하여, 각각 형성되어 있다.
과잉 전하 배출 영역(12)으로 모아진 전하는, 과잉 전하를 배출하는 전하 배출용 배선(130n)에 의해 배출된다. 전하 배출용 배선(130n)은 전하 전송부(132)에 마련되어 있다. 전하 배출용 배선(130n)에 의해, 에너지선 감응 영역(131)에서 발생한 과잉 전하가 단자 Vofd로부터 효율적으로 배출될 수 있다.
따라서 과잉 전하 배출 영역(12)에 의해, 에너지선 감응 영역(131)에서 생긴 전하가 에너지선 감응 영역(131)의 축적 용량을 넘었을 경우더라도, 다른 에너지선 감응 영역(131)으로 누출되는 블루밍 등의 결함이 방지된다. 예를 들면, 과잉 전하 배출 영역(12)으로서 오버플로우 드레인이 형성되어 있어도 좋다.
과잉 전하 배출 영역(12)은 에너지선 감응 영역(131)에서의 제2 방향에 따른 화소열에 포함되는 각 화소에 대해서, 제2 방향을 따른 한쪽 변 측에 과잉 전하 배출 영역(12)이 형성되어 있는 화소수와, 제2 방향을 따른 다른 쪽 변 측에 과잉 전하 배출 영역(12)이 형성되어 있는 화소수가 대략 같아지도록 형성되어 있어도 좋다.
예를 들면, 벨트 컨베이어 상에 있는 물체 등, 일정 속도로 이동하는 물체를 촬상하는 방법으로서, 물체의 이동 속도에 대응한 속도로 전하 발생 영역에 축적되는 전하를 전송하면서, 전하를 축적하는 TDI(Time Delay and Integration) 구동법이 이용되는 경우가 있다. TDI 구동법은 화소열의 한쪽 측 또는 다른 쪽 측에 과잉 전하 배출 영역(12)이 형성되어 있는 화소수가 화소열마다 대략 같은 경우, 과잉 전하 배출 영역(12)에 의한 불감(不感) 영역을 매우 적합하게 보완할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시되는 것처럼, 화소 분리부(14)는 에너지선 감응 영역(131)에 대해서, 제2 방향을 따른 소정의 다른 변 측에, 각각 형성되어 있다. 도 6에 도시되는 것처럼, 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는 화소 분리부(14)를 가지고 있다. 화소 분리부(14)는 화소를 분리한다. 화소 분리부(14)는, 예를 들면, LOCOS(local oxidation of silicon)에 의해서 형성된 산화막(SiO2)이다.
도 5에 도시되는 것처럼, 화소 분리부(14)는 하방의 8행의 화소행(V1~V8)에 포함되는 16×8개의 화소에 대해서는, 2열의 화소열(H2, H3), 2열의 화소열(H4, H5), 2열의 화소열(H6, H7), 2열의 화소열(H8, H9), 2열의 화소열(H10, H11), 2열의 화소열(H12, H13), 및 2열의 화소열(H14, H15)의 각각의 경계 영역에, 제2 방향의 변을 따라서 연속하여, 각각 형성되어 있다.
화소 분리부(14)는 상방의 8개의 화소행(V9~V16)에 포함되는 16×8개의 화소에 대해서는, 2열의 화소열(H1, H2), 2열의 화소열(H3, H4), 2열의 화소열(H5, H6), 2열의 화소열(H7, H8), 2열의 화소열(H9, H10), 2열의 화소열(H11, H12), 2열의 화소열(H13, H14), 및 2열의 화소열(H15, H16)의 각각의 경계 영역에, 제2 방향의 변을 따라서 연속하여, 각각 형성되어 있다. 화소열(H1)의 제2 방향 좌측의 영역, 및 화소열(H16)의 제2 방향 우측의 영역에, 형성되어도 좋다.
도 2에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 반도체 기판(11)의 제2 주면(11b)측에 전하 발생 영역(13)을 적어도 덮도록 구비되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 2및 도 3에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 반도체 기판(11)의 제2 주면(11b)측 전체를 덮도록 구비되어 있다. 보호막(21)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 부재로 형성되어 있다. 보호막(21)의 두께는 수 ㎛정도이다. 보호막(21)은, 예를 들면, 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 법에 의해서 형성되어 있어도 좋다.
도 2 및 도 3에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 두께 방향으로 움푹 패인 홈부(23)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는 홈부(23)가 응력 완화부로서 기능하는 경우를 설명한다. 보호막(21)은 보호막(21)의 두께 방향에 대해서 대략 수직인 방향에 저면(23a)을 가지고 있다. 보호막(21)은 보호막(21)의 두께 방향에 대해서 대략 평행한 방향에 내측면(23b)을 가지고 있다. 저면(23a)과 내측면(23b)에 의해 보호막(21) 내에 홈부(23)가 형성된다.
제2 주면(11b)에 접하는 보호막(21)의 면에 대향하는 면과 제2 주면(11b)의 두께를 제1 두께라고 한다. 제2 주면(11b)과 저면(23a)의 두께를 제2 두께라고 한다. 제1 두께는 제2 두께에 비해 두껍다. 제2 두께는 전하 발생 영역(13)에 대향하는 범위에 있어서, 한쪽의 단에서부터 다른 쪽의 단까지 균일하지 않아도 좋다.
보호막(21)의 홈부(23)가 연장되는 방향에 대해서 직교하는 방향의 단면은, 저면(23a)과 내측면(23b)으로 구성되는 사각 형상이다. 보호막(21)의 홈부(23)가 연장되는 방향에 대해서 직교하는 방향의 단면 형상은, 사각 형상으로 한정되지 않고, 예를 들면, 다각 형상, 또는 원 형상을 나타내고 있어도 좋다.
제1 실시 형태에서는, 도 2에 도시되는 것처럼 홈부(23)는 제1 방향에 위치하고 있다. 홈부(23)의 한쪽 단(端)과 다른 쪽 단은 전하 발생 영역(13)에 대향하는 영역 내에 위치하고 있다. 홈부(23)는 제2 방향의 대략 중심에 위치하고 있다. 홈부(23)는 제2 주면(11b)에 평행한 방향으로 연장되어 있다.
응력은 보호막(21)의 대략 중앙에 집중된다고 생각할 수 있다. 홈부(23)가 보호막(21)의 대략 중앙에 위치함으로써, 보호막(21)의 대략 중앙에 집중되는 응력이 완화된다.
응력은 보호막(21)에 있어서, 과잉 전하 배출 영역(12)의 단과 화소 분리부(14)의 단이 대향하는 영역이 마주보는 영역에 집중된다고 생각할 수 있다. 홈부(23)가 과잉 전하 배출 영역(12)의 단과 화소 분리부(14)의 단이 대향하는 영역과 마주보고 위치함으로써, 보호막(21)에 집중되는 응력이 완화된다.
본 실시 형태에서는, 과잉 전하 배출 영역(12)의 단과 화소 분리부(14)의 단이 대향하는 영역이, 보호막(21)의 대략 중앙에 마주보고 위치한다. 홈부(23)가 보호막(21)의 대략 중앙에 위치하고, 전하 발생 영역(13)의 화소 배열의 화소행을 따른 방향으로 연장됨으로써, 보호막(21)에 집중하는 응력이 간이하면서 또한 확실하게 완화된다.
예를 들면, 화소수가 상술한 16×16화소인 경우, 보호막에는 화소행(V8)과 화소행(V9) 사이의 영역에 대향하는 위치에 응력이 집중된다고 생각할 수 있다. 홈부(23)가, 화소행(V8)과 화소행(V9) 사이의 영역에 대향하도록 보호막(21)에 위치함으로써, 보호막(21)에 집중되는 응력이 간이하면서 또한 확실하게 완화된다.
보호막(21)에 생기는 응력이 집중되는 지점이 판명되어 있는 경우, 홈부(23)는, 응력이 집중되는 영역에 위치함으로써, 보호막(21)의 응력을 간이하면서 또한 확실하게 완화시킬 수 있다.
이상, 제1 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 홈부(23)에 의해 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 8 및 도 9를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자를 제2 주면(11b)측에서 본 도면이다. 도 9는 도 8에 도시되는 IX－IX선을 따른 단면 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은, 동일한 방향으로 연장되는 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 보호막(21)은 전하 발생 영역(13)에 대향하는 위치에 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 보호막(21)은 제1 두께 및 제2 두께를, 주기적으로 가지고 있다. 보호막(21)이 제1 두께 및 제2 두께를 주기적으로 가지고 있는 경우, 제1 두께와 제2 두께의 간격은, 동일한 간격이 반복되어 있어도 좋고, 또는 다른 간격이 반복되어 있어도 좋다.
제2 실시 형태에서는, 도 9에 도시되는 것처럼 보호막(21)은, 제1 방향으로 연장되는 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 복수의 홈부(23)는 화소 배열의 화소행에 대해서 평행한 방향으로 연장되어 있다. 이 때문에, 제2 방향에 있어서 복수의 홈부(23)에 의해 응력이 완화되는 효과가 얻어진다. 전하를 전송하는 방향으로 복수의 홈부(23)가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역(131) 사이에 있어서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다. 따라서 보호막(21)이 제1 방향으로 연장되는 복수의 홈부(23)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력이 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화된다.
이상, 제2 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 복수의 홈부(23)에 의해 보호막(21)에 발생하는 응력이 보다 한층 완화될 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 보호막(21)의 구성은, 전하가 전송되고, 전송된 전하가 축적되는 TDI 구동법 등의 촬상 방법을 이용하는 반도체 소자에 있어서 채용되어 있어도 좋다.
(제3 실시 형태)
도 10을 참조하여, 제3 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 10은 제3 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)를 제2 주면(11b)측에서 본 도면이다.
도 10에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 동일한 방향으로 연장되는 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 보호막(21)은 전하 발생 영역(13)에 대향하는 위치에 복수의 홈부(23)를 가지고 있다.
복수의 홈부(23)는 제2 방향으로 연장되어 있다. 도 10에 도시되는 것처럼, 복수의 홈부(23)는, 서로 이웃하는 2개의 에너지선 감응 영역(131) 사이의 영역에 대향하도록 배치되어 있다. 복수의 홈부(23)는 과잉 전하 배출 영역(12) 또는 화소 분리부(14)에 대향하도록 배치된다. 본 실시 형태에서는, 복수의 홈부(23)는, 화소 배열의 화소열에 대해서 평행한 방향, 즉 제2 방향으로 연장되어 있다. 이 때문에, 제1 방향에 있어서 복수의 홈부(23)에 의한 응력이 완화되는 효과가 얻어진다.
또한, 홈부(23)가 과잉 전하 배출 영역(12) 또는 화소 분리부(14)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 에너지선 감응 영역(131)과 대향하는 보호막(21)의 두께는 제1 두께이다. 과잉 전하 배출 영역(12) 또는 화소 분리부(14)와 대향하는 보호막(21)의 두께는 제2 두께이다. 이 때문에, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 복수의 홈부(23)에 의해 보호막(21)에 발생하는 응력을 보다 한층 완화시킬 수 있다.
이상, 제3 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 홈부(23)에 의해 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 11을 참조하여, 제4 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제4 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 11은 제4 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
제4 실시 형태에서는, 도 11에 도시되는 것처럼 보호막(21)은, 전하가 전송되는 제2 방향과 제1 방향에 대칭이 되도록 홈부(23)를 가지고 있다.
도 11에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 제1 방향과 제2 방향으로 연장되는복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 보호막(21)은 격자 모양의 홈부(23)를 가지고 있다. 복수의 홈부(23)는, 화소 배열의 화소열에 대해서 평행한 방향과, 화소 배열의 화소행에 대해서 평행한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 복수의 홈부(23)는 격자 모양으로 연장되어 있다.
이 때문에, 복수의 홈부(23)에 의해, 홈부(23)가 연장되는 2개의 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다. 따라서 보호막(21)이 복수의 홈부(23)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력이 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화된다.
이상, 제4 실시 형태에 의하면, 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 홈부(23)에 의해, 홈부(23)가 연장되는 2개의 방향에 있어서, 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
(제5 실시 형태)
도 12를 참조하여, 제5 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제5 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 12는 제5 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
제5 실시 형태에서는, 도 12에 도시되는 것처럼 보호막(21)은 이차원 배열된 복수의 오목부(24)를 가지고 있다. 보호막(21)은 제1 방향과 제2 방향으로 늘어서진 오목부(24)를 가지고 있다. 보호막(21)은 전하가 전송되는 제2 방향과 제1 방향으로 대략 동일한 간격으로 오목부(24)를 가지고 있다.
보호막(21)은 두께 방향으로 움푹 패인 오목부(24)를 가지고 있다. 보호막(21)은 보호막(21)의 두께 방향에 대해서 대략 수직인 방향으로 저면(24a)을 가지고 있다. 보호막(21)은 보호막(21)의 두께 방향에 대해서 대략 평행한 방향으로 내측면(24b)을 가지고 있다. 저면(24a)과 내측면(24b)에 의해 보호막(21) 내에 오목부(24)가 형성된다. 본 실시 형태에서는, 제2 주면(11b)과 저면(24a)의 두께를 제2 두께라고 한다. 제1 두께는 제2 두께에 비해 두껍다.
보호막(21)의 두께 방향에 대해서 직교하는 방향의 보호막(21)의 단면은, 4개의 내측면(24b)으로 구성되는 사각 형상이다. 사각 형상으로 한정되지 않고, 예를 들면, 다각 형상, 타원 형상, 또는 원 형상을 나타내고 있어도 좋다.
오목부(24)는 에너지선 감응 영역(131)의 각 화소에 대해서 저면(24a)의 면적이 대략 같아도 좋다. 이 경우, 각 화소에 대한 암전류의 저감 효과가 대략 같아진다.
이 때문에, 복수의 오목부(24)에 의해, 오목부(24)가 배치되는 각각의 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
이상, 제5 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 보호막(21)이 복수의 오목부(24)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력이 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화될 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 13을 참조하여, 제6 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 13은 제6 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
도 13에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 이차원 배열된 복수의 오목부(24)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 방향과 제2 방향으로 늘어서진 오목부(24)를 가지고 있고, 보호막(21)의 적어도 일부는, 제2 주면(11b)에 평행한 단면의 단면 형상이 대략 원 형상을 나타내고 있다. 이 단면 형상은 대략 타원 형상이어도 좋다. 이 단면 형상이 대략 원 형상인 경우, 당해 단면 형상이 다각 형상인 경우에 비해, 응력의 집중이 보다 회피된다. 이 때문에, 오목부(24)가 배치되는 각각의 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
이상, 제6 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있고, 보호막(21)이 오목부(24)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력이 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화될 수 있다. 보호막(21)에 대해서 평행한 단면의 오목부(24)의 단면 형상이 다각 형상인 경우에 비해, 응력을 보다 완화시킬 수 있다.
(제7 실시 형태)
도 14를 참조하여, 제7 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 14는 제7 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
도 14에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 이차원 배열된 복수의 오목부(24)를 가지고 있다. 보호막(21)은 전하 발생 영역(13)의 화소에 대향하는 위치에 오목부(24)를 가지고 있다. 보호막(21)은 오목부(24)를 바둑판의 눈금 모양 등의 이차원 배열로 복수 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 오목부(24)의 저면(24a), 즉, 제2 주면(11b)과 평행한 단면의 단면 형상은 원 형상을 나타내고 있다. 상기 단면 형상 또는 저면(24a)의 형상은 타원 형상을 나타내고 있어도 좋다. 이 단면 형상이 대략 원 형상인 경우, 당해 단면 형상이 다각 형상인 경우에 비해, 응력의 집중이 보다 회피된다. 이 때문에, 오목부(24)가 배치되는 각각의 방향에 있어서, 높은 응력 완화 효과가 얻어진다.
이상, 제7 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있다. 보호막(21)이 오목부(24)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력이 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화된다. 보호막(21)에 대해서 평행한 단면의 오목부(24)의 단면 형상이 다각 형상인 경우에 비해, 응력을 보다 완화시킬 수 있다.
(제8 실시 형태)
도 15를 참조하여, 제8 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제8 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 15는 제8 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
도 15에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 홈부(23)는 전하 발생 영역(13)의 보조 배선(121n~123n)상에 위치하고 있다. 보조 배선(121n~123n)은 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 복수의 홈부(23)는 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 이 때문에, 제1 방향과 제2 방향에 있어서 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 전하를 전송하는 방향, 즉 제2 방향으로 복수의 홈부가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역 사이에서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다.
보조 배선(121n~123n)이 배치된 영역은, 배선에 의해 수소가 갇히기 쉽다. 보조 배선(121n~123n)이 배치된 영역에 갇힌 수소가 암전류의 저감에 기여한다. 이 때문에, 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역에 비해, 암전류가 발생하기 어렵다. 따라서 암전류의 저감 효과를 저해하는 일 없이, 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
이상, 제8 실시 형태에 의하면, 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있다. 보호막(21)이 복수의 홈부(23)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력을 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화시킬 수 있다.
(제9 실시 형태)
도 16을 참조하여, 제9 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자에 대해 설명한다. 제9 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)는, 보호막(21)을 제외하고 제1 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자와 마찬가지이다. 이하, 제1 실시 형태와의 중복 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 16은 제9 실시 형태에 따른 이면 입사형 에너지선 검출 소자(1)에 있어서의 보호막(21)을 나타내는 부분 확대도이다.
도 16에 도시되는 것처럼, 보호막(21)은 복수의 홈부(23)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 홈부(23)는 전하 발생 영역(13)의 보조 배선(121n~123n)의 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역상에 위치하고 있다. 서로 이웃하는 2개의 배선 사이의 영역은, 예를 들면, 도 4에 있어서의 보조 배선(121n)과 보조 배선(122n) 사이의 영역이다. 보조 배선(121n~123n)은 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 복수의 홈부(23)도 제1 방향과 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 이 때문에, 제1 방향과 제2 방향에 있어서 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다. 또한, 전하를 전송하는 방향(제2 방향)으로 복수의 홈부가 늘어서기 때문에, 복수의 에너지선 감응 영역 사이에서의, 암전류의 저감 효과의 불균일이 억제된다.
이상, 제9 실시 형태에 의하면, 보호막(21)에 의해 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있다. 보호막(21)이 복수의 홈부(23)를 가짐으로써, 보호막(21)의 응력을 간이하면서 또한 확실하게 보다 한층 완화시킬 수 있다. 또한, 전하 전송부(132)의 배선이 보호막(21)에 의해 확실하게 보호되기 때문에, 배선의 단락 또는 단선이 일어나는 것이 억제된다. 이 때문에, 수율이 개선됨으로써, 제품의 품질이 향상된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명해 왔다. 본 발명은 상술한 실시 형태로 하등 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 양태로 실시해도 좋다.
상술한 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제3 실시 형태, 제4 실시 형태, 제8 실시 형태 및 제9 실시 형태에서는, 홈부(23)가 응력 완화부로서 기능하는 예를 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 홈부(23)를 대신하여 오목부를 응력 완화부로서 적용해도 좋다. 예를 들면, 도 7에 도시되는 것처럼, 제1 실시 형태에 있어서의 응력 완화부로서 홈부(23)를 대신하여 오목부(24)를 적용해도 좋다. 보호막(21)이 적어도 1이상의 오목부(24)를 가지는 경우, 암전류의 저감 및 물리적인 보호를 도모할 수 있다. 오목부(24)에 의해 보호막(21)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
상술한 제2 실시 형태, 제3 실시 형태, 제4 실시 형태, 제8 실시 형태, 및 제9 실시 형태에서는, 복수의 홈부(23)가 응력 완화부로서 기능하는 예를 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 보호막(21)이 가지는 복수의 홈부(23)의 제1 두께는, 홈부(23)마다 달라도 좋다.
상술한 제5 실시 형태, 제6 실시 형태, 및 제7 실시 형태에서는, 복수의 오목부(24)가 응력 완화부로서 기능하는 예를 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 보호막(21)이 가지는 복수의 오목부(24)의 제1 두께는, 오목부(24)마다 달라도 좋다.
상술한 제1 실시 형태, 제2 실시 형태, 제3 실시 형태 및 제4 실시 형태에서는, 응력 완화부로서 홈부(23) 또는 오목부(24)가, 전하 발생 영역(13)에 대향하는 보호막(21)상에 위치하고 있는 경우를 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 홈부(23) 또는 오목부(24)는, 보호막(21) 전체에 위치되어 있어도 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 보호막(21)이 홈부(23) 및 오목부(24) 중 어느 한 쪽을 가지고 있는 경우를 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 보호막(21)은 응력 완화부로서 홈부(23) 또는 오목부(24)를 가지고 있어도 좋다. 이 경우, 보호막(21)은, 홈부(23)를 가지고 있지 않은 보호막(21)의 영역에 오목부(24)를 가지고 있어도 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 저면(23a)을 가지는 홈부(23) 또는 저면(24a)을 가지는 오목부(24)가 응력 완화부로서 기능하는 예를 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 홈부(23)는 저면(23a)을 가지고 있지 않아도 좋고, 그리고 오목부(24)는 저면(24a)을 가지고 있지 않아도 좋다. 홈부(23)는 두께 방향으로 움푹 패인 무저 모양의 홈부여도 좋다. 오목부(24)는 두께 방향으로 움푹 패인 무저 모양의 오목부여도 좋다. 도 17에 도시되는 것처럼, 보호막(21)이 홈부(25)를 가지는 경우, 홈부(25)는 응력 완화부로서 기능한다. 따라서 홈부가 유저 모양의 홈부인 경우 또는 홈부가 무저 모양의 홈부인 경우 중 어느 한쪽의 경우, 비교적 간단하고 쉬운 구성에 의해, 보호막에 발생하는 응력이 확실하게 완화된다. 암전류를 저감시키는 관점 및 물리적으로 보호하는 관점에 의하면, 응력 완화부는 유저 모양의 오목부여도 좋다.
상술한 실시 형태에서는, 화소에 대한 홈부(23, 25) 또는 오목부(24)의 면적은, 화소간에 있어서 대략 같아도 좋다. 이 경우, 암전류의 저감 효과가 에너지선 감응 영역(131)에 대해서 대략 균일하다. 암전류의 저감 효과의 불균일이 보다 한층 생기기 어려워진다. 예를 들면, 제1 실시 형태에 있어서, 저면(23a)의 면적의 합이 화소 사이에 있어서 대략 같은 경우, 화소 사이에 있어서의 암전류의 저감 효과가 대해서 대략 균일하기 때문에, 암전류의 저감 효과의 불균일이 보다 한층 생기기 어려워진다.
상술한 실시 형태에서는, 전하 발생 영역(13)에 발생한 전하를 전송하는 방식으로서, 풀 프레임 전송(FFT) 방식의 CCD를 예로 설명했지만, 전하 발생 영역(13)에 발생한 전하를 전송하는 방식은, 예를 들면, 프레임 전송(FT) 방식 또는 인터 라인(IT) 방식 등의 다른 형태의 CCD여도 좋다. 전하를 전송하는 방식이 FT 방식의 CCD인 경우, 수직 시프트 레지스터는 상하 2개의 영역으로 분할됨으로써, 각각 전하 발생 영역(상 영역) 및 축적부(하 영역)가 형성된다. 전하 발생 영역(13)에 발생한 전하를 전송하는 방식은, CCD로 한정되지 않는다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 에너지선을 검출하는 에너지선 검출 소자 및 에너지선 검출 장치에 이용할 수 있다.
1 … 이면 입사형 에너지선 검출 소자, 11 … 반도체 기판,
11a … 제1 주면, 11b … 제2 주면,
13 … 전하 발생 영역, 21 … 보호막,
23 … 홈부(응력 완화부), 24 … 오목부(응력 완화부),
121n-123n, 130n … 배선, 131 … 에너지선 감응 영역,
132 … 전하 전송부.

Claims (11)

  1. 에너지선 입사면으로서의 제1 주면(主面)과 상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면을 가지고, 에너지선의 입사에 따라 전하를 발생시키는 전하 발생 영역이 상기 제2 주면측에 마련되어 있는 반도체 기판과,
    상기 전하 발생 영역을 적어도 덮도록 상기 제2 주면측에 마련되고, 실리콘 질화물 또는 실리콘 질화 산화물을 포함하는 보호막을 구비하고,
    상기 보호막은, 상기 보호막에 발생하는 응력(應力)을 완화시키는 응력 완화부를 가지는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 응력 완화부는, 상기 보호막의 두께 방향으로 움푹 패인 유저(有底) 모양 또는 무저(無底) 모양의 오목부인 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오목부는 상기 제2 주면에 평행한 방향으로 연장되는 홈부(溝部)인 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 응력 완화부로서, 동일한 방향으로 연장되는 복수의 상기 홈부를 가지는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치(倂置)된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고,
    상기 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 상기 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고,
    상기 복수의 홈부가, 상기 제1 방향을 따르는 방향으로 연장되어 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고,
    상기 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어 각 상기 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고,
    상기 복수의 홈부가, 상기 제2 방향을 따르는 방향으로 연장되어 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 홈부는, 서로 이웃하는 2개의 상기 에너지선 감응 영역 사이의 영역에 대응하도록 배치되어 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 오목부는 격자 모양의 홈부인 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 응력 완화부로서, 이차원 배열된 복수의 상기 오목부를 가지는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 전하 발생 영역은 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고,
    상기 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 상기 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고,
    상기 전하 전송부는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되면서 또한 서로 간격을 두고 배치된 복수의 배선을 가지고,
    상기 복수의 홈부가, 상기 복수의 배선상에 위치하고 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 전하 발생 영역은, 제1 방향으로 병치된 복수의 에너지선 감응 영역을 가지고,
    상기 전하 발생 영역에 대향하도록 배치되어, 각 상기 에너지선 감응 영역에서 발생한 전하를 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 각각 전송하는 전하 전송부를 추가로 구비하고,
    상기 전하 전송부는, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 교차하는 방향으로 연장되면서 또한 서로 간격을 두고 배치된 복수의 배선을 가지고,
    상기 복수의 홈부가, 서로 이웃하는 2개의 상기 배선 사이의 영역상에 위치하고 있는 이면 입사형 에너지선 검출 소자.
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