JP6237803B2 - 光センサー及び分光センサー - Google Patents
光センサー及び分光センサー Download PDFInfo
- Publication number
- JP6237803B2 JP6237803B2 JP2016043085A JP2016043085A JP6237803B2 JP 6237803 B2 JP6237803 B2 JP 6237803B2 JP 2016043085 A JP2016043085 A JP 2016043085A JP 2016043085 A JP2016043085 A JP 2016043085A JP 6237803 B2 JP6237803 B2 JP 6237803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor region
- light
- limiting filter
- receiving element
- light receiving
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 179
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 23
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 16
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 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
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
この態様によれば、第2の外部電極に接続された第4の半導体領域が、第2の半導体領域上において複数形成されているので、第2の半導体領域におけるキャリアの移動距離が小さくて済み、第4の半導体領域に対してキャリアを効率良く移動できる。
これによれば、第3の半導体領域に所定電圧を印加することにより、第3の半導体領域の下に形成された第2の半導体領域において、十分な空乏層を形成できる。
この態様によれば、第2の外部電極に接続された第3の半導体領域が、第2の半導体領域上において第4の半導体領域を囲んで形成されているので、第2の半導体領域におけるキャリアの移動距離が小さくて済み、第3の半導体領域に対してキャリアを効率良く移動できる。
これによれば、複数の第4の半導体領域に所定電圧を印加することにより、第4の半導体領域の下に形成された第2の半導体領域において、十分な空乏層を形成できる。
これによれば、第1の半導体領域に接続された第1の外部電極と、第3又は第4の半導体領域に接続された第3の外部電極とを共通化できるので、回路構成を簡易にすることができる。
この態様によれば、第3の半導体領域に囲まれた第4の半導体領域と、第2の外部電極との間の電気的接続を、角度制限フィルターによって行うので、配線のための他の構成を不要とし、配線による受光量の低下を抑制することができる。
この態様によれば、第3の半導体領域に囲まれた第4の半導体領域と、第3の外部電極との間の電気的接続を、角度制限フィルターによって行うので、配線のための他の構成を不要とし、配線による受光量の低下を抑制することができる。
この態様によれば、上述の受光素子を用いるので、第2の半導体領域におけるキャリアの移動距離が小さくて済み、キャリアを効率良く移動できる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る受光素子及び分光センサーを示す平面透視図である。図2は、図1のII−II線断面図である。
分光センサー1は、角度制限フィルター10と、波長制限フィルター20と、受光素子30とを具備している(図2参照)。図1においては、波長制限フィルター20を省略している。
図2に示すように、角度制限フィルター10は、受光素子30が形成されたシリコン基板3上に形成されている。本実施形態の角度制限フィルター10においては、上述の電子回路上の導電プラグと同じプロセスにより形成した導電プラグからなる遮光体13によって、光路壁部が形成されている。遮光体13は、タングステン(W)によって構成されている。
波長制限フィルター20は、角度制限フィルター10上に、酸化シリコン(SiO2)等の低屈折率の薄膜21と、酸化チタン(TiO2)等の高屈折率の薄膜22とを、シリコン基板3に対して僅かに傾斜させて多数積層したものである。
低屈折率の薄膜21及び高屈折率の薄膜22は、それぞれ例えばサブミクロンオーダーの所定膜厚とし、これを例えば計60層程度にわたって積層することにより、全体で例えば6μm程度の厚さとする。
すなわち、波長制限フィルター20に入射した入射光は、低屈折率の薄膜21と高屈折率の薄膜22との境界面において、一部は反射光となり、一部は透過光となる。そして、反射光の一部は、他の低屈折率の薄膜21と高屈折率の薄膜22との境界面において再度反射して、上述の透過光と合波する。このとき、反射光の光路長と一致する波長の光は、反射光と透過光の位相が一致して強めあい、反射光の光路長と一致しない波長の光は、反射光と透過光の位相が一致せずに弱めあう(干渉する)。
受光素子30は、波長制限フィルター20及び角度制限フィルター10を通過した光を受光して光起電力に変換する素子である。
図2には、波長制限フィルター20の傾斜角度θ1によって決まる波長の光を受光するための受光素子30と、傾斜角度θ2によって決まる波長の光を受光するための受光素子30の一部とが図示されている。
なお、ここでは第1の半導体領域31と第3の半導体領域33とを第5の半導体領域35において接続しているが、これに限らず、第1の半導体領域31を、第3の半導体領域33に接続されない導電層(図示せず)によって第1の外部電極に接続することとし、第1の外部電極と第3の外部電極とを同一極性の別の電位にしても構わない。
ここで、第1の実施形態に係る分光センサー1の製造方法について簡単に説明する。分光センサー1は、最初にシリコン基板3に受光素子30を形成し、次に、受光素子30の上に角度制限フィルター10を形成し、次に、角度制限フィルター10の上に波長制限フィルター20を形成することによって製造する。
図3は、受光素子の形成工程を示す図である。
(1)まず、図3(A)に示すように、パターニングしたレジスト(図示せず)を形成し、このレジストをマスクとして、P型のシリコン基板3にイオン注入等を行うことによって、N型の第1の半導体領域31を形成する。注入するイオンは例えばリン(P+)とし、イオン注入エネルギーは例えば1MeV〜3MeVとし、ドーズ量は例えば1.0×1012atoms/cm2〜1.0×1014atoms/cm2とする。イオン注入後、レジストを除去する。
以上の(1)〜(5)の工程は、同一のシリコン基板3上に形成される電子回路の形成と同時に行うことができる。
例えば、タングステンの遮光体13は、上述の電子回路のための配線用のアルミニウム合金層を接続する導電プラグの形成と同時に形成することができる。また、アルミニウム合金層11は、上述の電子回路のための配線用のアルミニウム合金層の形成と同時に形成することができる。酸化シリコン層12も、上述の電子回路のための配線用の複数のアルミニウム合金層間の絶縁膜の形成と同時に形成することができる。
受光素子30と角度制限フィルター10とを組み合わせることにより、所定の制限角度範囲内の入射光を検知する光センサー(指向性光センサー)を得ることができる。
以上の工程によって分光センサー1が製造される。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る受光素子及び分光センサーを示す平面透視図である。図5は、図4のV−V線断面図である。
第2の実施形態に係る分光センサーは、主に受光素子40に関して、第1の実施形態に係る分光センサーと相違している。
ここでは第1の外部電極と第3の外部電極は共通の電極としているが、これに限らず、第1の外部電極と第3の外部電極とを同一極性の別の電位にしても構わない。
Claims (4)
- 第1導電型の第1の半導体領域と、
前記第1の半導体領域上に位置する第2導電型の第2の半導体領域と、
を含む受光素子と、
前記受光素子上に位置し、前記受光素子に向けて通過する光の入射角度を制限する角度制限フィルターと、
を具備し、
前記角度制限フィルターは、格子状に形成された光路壁と、
前記光路壁によって画定された複数の光路と、
を含み、
前記複数の光路は、平面視で前記第2の半導体領域に重なり、
前記角度制限フィルターの前記光路壁が導電材料からなり、
前記光路壁は、下端の一部に位置する接続部において前記第2の半導体領域に直接接続する指向性光センサー。 - 請求項1において、
前記光路壁の前記接続部は、前記格子状を形成するように第1の方向に延在する第1の光路壁と前記第1の方向とは異なる第2の方向に延在する第2の光路壁が交差する領域に平面視で重なる指向性光センサー。 - 請求項1または2において、
前記受光素子は、前記第1の半導体領域上に位置し、前記第2の半導体領域に隣接する第1導電型の第3の半導体領域を含み、前記第3の半導体領域は、前記第1の半導体領域より高濃度の第1導電型不純物を含む指向性光センサー。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一項記載の指向性光センサーと、
前記角度制限フィルターを透過できる光の波長を制限する波長制限フィルターと、
を具備する分光センサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016043085A JP6237803B2 (ja) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 光センサー及び分光センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016043085A JP6237803B2 (ja) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 光センサー及び分光センサー |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014247686A Division JP5900585B2 (ja) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | 光センサー及び分光センサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016164985A JP2016164985A (ja) | 2016-09-08 |
JP6237803B2 true JP6237803B2 (ja) | 2017-11-29 |
Family
ID=56876721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016043085A Active JP6237803B2 (ja) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 光センサー及び分光センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6237803B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2713838B2 (ja) * | 1992-10-15 | 1998-02-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光イメージングセンサ |
JPH0927606A (ja) * | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Fuji Film Micro Device Kk | Cog構造の固体撮像素子 |
JP3584196B2 (ja) * | 1999-02-25 | 2004-11-04 | キヤノン株式会社 | 受光素子及びそれを有する光電変換装置 |
JP2003282850A (ja) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Seiko Epson Corp | 固体撮像素子 |
JP4505488B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2010-07-21 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子および電子情報機器 |
JP2009225064A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Ricoh Co Ltd | 画像入力装置、認証装置、およびそれらを搭載した電子機器 |
JP2010098055A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Hitachi Maxell Ltd | 遮光構造、撮像装置及びその製造方法、並びに生体情報取得装置 |
JP5998426B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2016-09-28 | セイコーエプソン株式会社 | 光学センサー及び電子機器 |
-
2016
- 2016-03-07 JP JP2016043085A patent/JP6237803B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016164985A (ja) | 2016-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI549270B (zh) | Light detection device | |
US20190067356A1 (en) | Image sensor device | |
JP5948007B2 (ja) | 分光センサー及び分光フィルター | |
TW201919213A (zh) | 影像感測裝置的形成方法 | |
JP5663918B2 (ja) | 光センサー及び分光センサー | |
US9219177B2 (en) | Photo detector and integrated circuit | |
TW201911551A (zh) | 影像感測裝置及其製造方法 | |
JP2012533168A (ja) | 光検出デバイスおよび光検出デバイスの製造方法 | |
JP6237803B2 (ja) | 光センサー及び分光センサー | |
US20150311358A1 (en) | Photodiode array | |
JP5900585B2 (ja) | 光センサー及び分光センサー | |
CN114284305B (zh) | 光电探测器及其制备方法、射线探测装置 | |
JP5614540B2 (ja) | 分光センサー及び角度制限フィルター | |
EP3193367B1 (en) | Backside illuminated solid-state image pickup device | |
WO2022210149A1 (ja) | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法 | |
US20240105741A1 (en) | Single photon avalanche diode, electronic device, and lidar device | |
JP6079840B2 (ja) | 分光センサー及び角度制限フィルター | |
JP5804166B2 (ja) | 分光センサー及び角度制限フィルター | |
JP5928557B2 (ja) | 分光センサー及び角度制限フィルター | |
CN108573987B (zh) | 光检测器及放射线检测器 | |
JP6244403B2 (ja) | 半導体光検出素子 | |
JP5723135B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
KR101762430B1 (ko) | 이면 조사형 실리콘 광전자 증배센서 및 그 제조방법 | |
JP6116728B2 (ja) | 半導体光検出素子 | |
CN117913115A (zh) | 一种正照式硅基雪崩二极管阵列结构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170321 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170418 |
|
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: 20171003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171016 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6237803 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |