固体摄像元件制造技术

固体摄像元件具备P型的基板(11)和布线层(17)，基板(11)具备：N型半导体区域(12)，被配置于第1主面(S1)，从第1主面(S1)向第2主面(S2)的方向延伸；N型半导体区域(13)，被配置于第2主面(S2)与N型半导体区域(12)之间并与N型半导体区域(12)连接；P型半导体区域(14)，被配置于第2主面(S2)与像素(1)以及像素(2)的N型半导体区域(13)之间；N型阱(15)，被配置于像素(1)的N型半导体区域(12)与像素(2)的N型半导体区域(12)之间且第1主面(S1)；像素电路，被配置于N型阱(15)内；和像素间分离区域(32)，被配置于像素(1)的N型半导体区域(13)与像素(2)的N型半导体区域(13)之间。N型半导体区域(13)和P型半导体区域(14)形成雪崩倍增区域(AM)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体摄像元件
本公开涉及固体摄像元件，特别涉及对微弱的光进行检测的固体摄像元件。
技术介绍
近年来，在医疗、生物、化学、监控、车载、放射线检测等多分支的领域，高灵敏度的照相机被利用。作为用于高灵敏度化的手段之一，使用雪崩/光电二极管(AvalanchePhotodiode；以下，也称为APD)。APD是通过使用雪崩击穿(Breakdown：击穿)来将通过光电变换而产生的信号电荷倍增来提高光的检测灵敏度的光电二极管。现在，通过使用APD，考虑一种即使微量光子数也能够检测的光子计数型的光检测器(专利文献1)以及高灵敏度图像传感器(专利文献2、专利文献3)。在先技术文献专利文献专利文献1：国际公开第WO2008/004547号专利文献2：国际公开第WO2014/097519号专利文献3：JP特开2015-5752号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的课题-为了将APD形成于半导体基板内，需要在基板内形成高电场的区域。因此，在专利文献1中，实现了一种向基板的表面和背面之间施加高电压，产生雪崩击穿，由此能够进行光子的检测的光检测器。为了将这样的构造应用于固体摄像元件，需要将不进行高电压的施加的像素电路和施加高电压的APD分开制作，在配置像素电路的区域不能检测光、以及开口率降低所导致的灵敏度降低成为课题。因此，为了满足高开口率，如专利文献2所示，提出了将APD和像素电路制作于各个基板并接合的手法。然而，该手法由于难以微细化，因此存在难以得到高分辨率的课题。在专利文献3中，APD形成于与CMOS像素电路相同的基板内。如专利文献3的第0044段所述那样，为了向第2掺杂区域和第3掺杂区域施加独立的偏置，使用第1掺杂区域或者第4掺杂区域来将第2掺杂区域和第3掺杂区域断开。然而，在该构造中，信号电荷容易泄露到相邻像素，产生串扰。特别地，若假定高亮度的被摄体写入到画面内的情况，则由于过剩的信号电荷从信号电荷饱和的像素漏出，使相邻的像素逐个饱和，因此饱和时的串扰也成为课题。本公开的目的在于，提供一种满足高开口率，并且将雪崩/光电二极管和像素电路制作于同一半导体基板的固体摄像元件，即容易微细化并且也能够抑制串扰的固体摄像元件。-解决课题的手段-为了实现上述目的，本公开所涉及的一方式的固体摄像元件是一种固体摄像元件，具备包含第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素的像素阵列，所述像素阵列具备：第1导电型的基板，具有第1主面以及所述第1主面的相反侧且光入射的第2主面；和布线层，被配置在所述第1主面上，所述基板具备：第1半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素形成，被配置于所述基板的内部，从所述第1主面向所述第2主面的方向延伸，并且是与所述第1导电型不同的第2导电型；第2半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素形成，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1半导体区域之间，与所述第1半导体区域连接，并且是所述第2导电型；第3半导体区域，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1像素以及所述第2像素的所述第2半导体区域之间，是所述第1导电型；第1阱区，被配置于所述基板的内部且所述第1像素的所述第1半导体区域与所述第2像素的所述第1半导体区域之间，并且被配置于所述第1主面；像素电路，被配置于所述第1阱区内；和像素间分离区域，被配置于所述基板的内部且所述第1像素的所述第2半导体区域与所述第2像素的所述第2半导体区域之间，所述第2半导体区域和所述第3半导体区域形成雪崩倍增区域。-专利技术效果-根据本公开，能够实现一种满足高开口率、并且将雪崩/光电二极管和像素电路制作于同一半导体基板的固体摄像元件，即容易微细化并且也能够抑制串扰的固体摄像元件。附图说明图1是本公开的实施方式1所涉及的固体摄像元件的剖视图。图2是本公开的实施方式1所涉及的固体摄像元件的第1主面的俯视图。图3是表示本公开的实施方式1所涉及的固体摄像元件的图1的AA’线上的电势的梯度的图。图4是包含本公开的实施方式1所涉及的固体摄像元件的像素末端部的俯视图。图5是包含本公开的实施方式1所涉及的固体摄像元件的像素末端部的图4的DD’线处的剖视图。图6是本公开的实施方式1的变形例所涉及的固体摄像元件的剖视图。图7是本公开的实施方式1的变形例所涉及的固体摄像元件的第1主面的俯视图。图8是本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的剖视图。图9是本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的第1主面的俯视图。图10是本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的包含图8的AA’线的面处的俯视图。图11是本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的包含图8的BB’线的面处的俯视图。图12是表示本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的图8的CC’线上的电势的梯度的图。图13是包含本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的像素末端部的俯视图。图14是包含本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的像素末端部的图13的DD’线处的剖视图。图15是包含本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的像素末端部的俯视图。图16是包含本公开的实施方式2所涉及的固体摄像元件的像素末端部的图15的EE’线处的剖视图。图17是表示本公开的实施方式所涉及的固体摄像装置的构成例的图。具体实施方式以下，参照附图来具体说明本公开所涉及的固体摄像元件的实施方式。存在对实质相同的构成付与相同的符号并省略说明的情况。本公开并不局限于以下的实施方式。此外，也能够对本公开的多个实施方式进行组合。此外，本公开在以下的实施方式中，并不排除使P型和N型反转的构造。(实施方式1)首先，参照图1以及图2，对实施方式1所涉及的固体摄像元件的构造进行说明。另外，在本说明书中，所谓“俯视”，是指从图1所示的第1主面S1以及第2主面S2的法线方向观察。图1是晶体管TR1为P沟道的情况下的固体摄像元件所具备的像素阵列(这里为像素1以及像素2)的剖视图。图2是向第2主面S2观察图1的第1主面S1时的俯视图。在图2中，为了提高位置关系的理解，也一并图示晶体管TR1的栅极电极40。图3是表示在图1的AA’线上，向P+型半导体区域10施加固定电位Vpd时的电势梯度的图。另外，在本实施方式中，简记为“晶体管”的情况是指MOS型晶体管(MOSFET)。但是，构成本实施方式所涉及的固体摄像元件的像素电路的晶体管并不局限于MOS型晶体管，也可以是结型晶体管(JFET)、双极晶体管或者这些的混合。如图1所示，本实施方式所涉及的固体摄像元件具备：包含第1像素(像素1)以及与第1像素(像素1)相邻的第2像素(像素2)的像素阵列。像素阵列具备：具有第1主面S1以及与第1主面S1的相反的一侧即光入射的第2主面S2的第1导电型(这里为P型)的基板11、和被配置在第1主面S1上的布线层17。基板11作为主要的构成要素，具备：(1)分别针对第1像素(像素1)以及第2像素(像素2)形成，被配置于基板11的内部(这里为第1主面S1)，从第1主面S1向第2主面S2的方向延伸，并且为与第1导电型(P型)不同的第2导电型(N型)的第1半导体区域(N型半导体区域12)；(2)分别针对第1像素(像素1)以及第2像素(像素2)形成，被配置于基板11的内部即第2主面S2与第1半导体区域(N型半导体区域1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体摄像元件，具备包含第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素的像素阵列，其中，所述像素阵列具备：第1导电型的基板，具有第1主面以及所述第1主面的相反一侧且光入射的第2主面；和布线层，被配置在所述第1主面上，所述基板具备：第1半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素而形成，被配置于所述基板的内部，从所述第1主面向所述第2主面的方向延伸，并且是与所述第1导电型不同的第2导电型；第2半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素而形成，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1半导体区域之间，与所述第1半导体区域连接，并且是所述第2导电型；第3半导体区域，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1像素以及所述第2像素的所述第2半导体区域之间，是所述第1导电型；第1阱区，被配置于所述基板的内部、且所述第1像素的所述第1半导体区域与所述第2像素的所述第1半导体区域之间，并且被配置于所述第1主面；像素电路，被配置于所述第1阱区内；和像素间分离区域，被配置于所述基板的内部且所述第1像素的所述第2半导体区域与所述第2像素的所述第2半导体区域之间，所述第2半导体区域和所述第3半导体区域形成雪崩倍增区域。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 US 62/216,238;2016.01.07 US 62/275,9981.一种固体摄像元件，具备包含第1像素以及与所述第1像素相邻的第2像素的像素阵列，其中，所述像素阵列具备：第1导电型的基板，具有第1主面以及所述第1主面的相反一侧且光入射的第2主面；和布线层，被配置在所述第1主面上，所述基板具备：第1半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素而形成，被配置于所述基板的内部，从所述第1主面向所述第2主面的方向延伸，并且是与所述第1导电型不同的第2导电型；第2半导体区域，分别针对所述第1像素以及所述第2像素而形成，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1半导体区域之间，与所述第1半导体区域连接，并且是所述第2导电型；第3半导体区域，被配置于所述基板的内部且所述第2主面与所述第1像素以及所述第2像素的所述第2半导体区域之间，是所述第1导电型；第1阱区，被配置于所述基板的内部、且所述第1像素的所述第1半导体区域与所述第2像素的所述第1半导体区域之间，并且被配置于所述第1主面；像素电路，被配置于所述第1阱区内；和像素间分离区域，被配置于所述基板的内部且所述第1像素的所述第2半导体区域与所述第2像素的所述第2半导体区域之间，所述第2半导体区域和所述第3半导体区域形成雪崩倍增区域。2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述第1阱区是所述第1导电型，通过所述像素间分离区域而与所述第3半导体区域电分离。3.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其中，所述固体摄像元件还具备：所述第2导电型的第2阱区，被配置于所述第1阱区与所述第2半导体区域之间，与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂田祐辅，薄田学，森三佳，加藤刚久，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP