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公開番号2025141214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041056
出願日2024-03-15
発明の名称半導体装置、半導体装置の製造方法
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人近島国際特許事務所
主分類H10F 39/18 20250101AFI20250919BHJP()
要約【課題】DTIを有する光電変換装置の感度を向上する技術が期待されていた。
【解決手段】複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の各々を分離するDTI構造の画素分離部と、を備え、前記画素分離部は、前記光電変換部の側から前記DTI構造のトレンチの内側に向けて突出する複数の凸部と、前記複数の凸部と接するように前記トレンチの内側に配置された誘電体と、を備え、前記複数の凸部と前記誘電体は、入射光に対する屈折率が異なる、ことを特徴とする半導体装置である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の各々を分離するＤＴＩ構造の画素分離部と、を備え、
前記画素分離部は、前記光電変換部の側から前記ＤＴＩ構造のトレンチの内側に向けて突出する複数の凸部と、前記複数の凸部と接するように前記トレンチの内側に配置された誘電体と、を備え、
前記複数の凸部と前記誘電体は、入射光に対する屈折率が異なる、
ことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記複数の凸部を形成する材料は、入射光に対する前記屈折率が、前記誘電体よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記画素分離部に入射した入射光の少なくとも一部は、前記複数の凸部と前記誘電体の界面で散乱されて前記光電変換部に向かう、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の凸部は、ポリシリコンにより形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の凸部が配された層の前記光電変換部側の表面は、前記複数の凸部側の表面と比較して平滑度が高い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記誘電体は、主成分として、Ａｌ
２
Ｏ
３
、二酸化シリコンのいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記複数の凸部には、少なくとも１つの半球形状の凸部、または少なくとも１つのマッシュルーム形状の凸部が含まれている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記複数の凸部は、前記トレンチの内側面に沿って不規則に配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記画素分離部は、前記複数の光電変換部の各々の周囲を取り囲むように配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記画素分離部は、前記複数の光電変換部の各々の一部に沿って配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置である光電変換装置の感度向上に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光電変換部側に突出した形状の突起部を有する画素間分離部を備えた固体撮像素子が開示されている。さらに、特許文献１には、画素分離部の一例としてディープトレンチアイソレーション（以下、ＤＴＩと記す）が開示されている。
また、特許文献２には、ＤＴＩの部分にＰｏｌｙ－Ｓｉを用いる例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１９７４０１号公報
米国特許出願公開第２０１３／０３０７０４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているＤＴＩは、光電変換装置における入射光に対する感度の観点では、必ずしも最適とはいえない場合がある。
そこで、ＤＴＩを有する光電変換装置の感度を向上する技術が期待されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部の各々を分離するＤＴＩ構造の画素分離部と、を備え、前記画素分離部は、前記光電変換部の側から前記ＤＴＩ構造のトレンチの内側に向けて突出する複数の凸部と、前記複数の凸部と接するように前記トレンチの内側に配置された誘電体と、を備え、前記複数の凸部と前記誘電体は、入射光に対する屈折率が異なる、ことを特徴とする半導体装置である。
【０００６】
また、本発明の第２の態様は、半導体基板に複数の光電変換部を形成する工程と、前記複数の光電変換部の各々を分離するＤＴＩ構造の画素分離部を形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記画素分離部を形成する工程は、前記複数の光電変換部の間にトレンチを形成する工程と、前記トレンチの側面から前記トレンチの内側に向けて突出する複数の凸部を形成する工程と、前記複数の凸部と接するように前記トレンチの内側に誘電体を配置する工程と、を備え、前記複数の凸部には、入射光に対する屈折率が前記誘電体と異なる材料を用いる、ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＤＴＩを有する光電変換装置の感度を向上する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態１に係る光電変換装置の一部を、光電変換素子１００の受光面に対して垂直な方向に切断した断面を表す模式的断面図。
実施形態に係る光電変換装置の画素分離部が、斜めに入射した入射光を散乱する機能を有することを説明するための模式的な断面図。
第一の画素分離部のトレンチの表面を表した模式図。
（ａ）第一の画素分離部を切断した断面の一例を表す模式図。（ｂ）第一の画素分離部を切断した断面の別の一例を表す模式図。
第一の画素分離部のトレンチの表面の変形例を表した模式図。
図５のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面を示す模式図。
第一の画素分離部の配置の一例を示すために受光面を平面視した模式図。
第一の画素分離部の配置の別の一例を示すために受光面を平面視した模式図。
第一の画素分離部を形成する前のセンサ基板を示す模式的な部分断面図。
第一の画素分離部のためのトレンチが形成された段階を示す模式的な部分断面図。
第二のＰ型半導体領域になる不純物層が形成された段階を示す模式的な部分断面図。
ＨＳＧ－Ｓｉ層がトレンチの内面に形成された段階を示す模式的な部分断面図。
トレンチ内に、第２の誘電体層が堆積された段階を示す模式的な部分断面図。
センサ基板より上に堆積された層が除去された段階を示す模式的な部分断面図。
第一のＰ型半導体領域、第二のＮ型半導体領域、第一のＮ型半導体領域が形成された段階を示す模式的な部分断面図。
層間絶縁膜、基板接続プラグ、金属配線が形成された段階を示す模式的な部分断面図。
半導体素子が形成された回路基板を示す模式的な部分断面図。
センサ基板と回路基板が貼合わせられて接合した段階を示す模式的な部分断面図。
センサ基板が薄化され、第三のＰ型半導体領域が形成された段階を示す模式的な部分断面図。
る遮光層、パッシベーション層、インナーレンズが形成された段階を示す模式的な部分断面図。
実施形態２において、センサ基板と回路基板が貼合わせられて接合した段階を示す模式的な部分断面図。
光入射面に、第二の画素分離部を作成するためのトレンチが形成された段階を示す模式的な部分断面図。
トレンチの周囲にピニング膜が堆積され、トレンチの中と周囲の上面に誘電体が堆積された段階を示す模式的な部分断面図。
第二の画素分離部を遮光する遮光層、パッシベーション、インナーレンズが形成された段階を示す模式的な部分断面図。
（ａ）実施形態３に係る機器を説明するための模式図。（ｂ）実施形態３に係る光電変換システムの一例を示す模式図。（ｃ）実施形態３に係る車載用の光電変換システムの一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、本発明の実施形態である光電変換装置について説明する。以下に示す実施形態は例示であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更して実施をすることができる。
【００１０】
尚、以下の実施形態の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の符号を付して示す要素は、同様の機能を有するものとする。図中において、同一の要素が複数個配置されている場合には、符号の付与及びその説明が省略される場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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