JPH11251569A - 接地ボディ・コンタクトを有するsoiアクティブ・ピクセル・セル設計 - Google Patents
接地ボディ・コンタクトを有するsoiアクティブ・ピクセル・セル設計Info
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Abstract
成されたアクテイブ・ピクセル・センサ(APS)素子
のアレイを有する感光素子を提供する。 【解決手段】 各セルはその周りに絶縁隔壁10を有
し、下にある基板14上に形成された絶縁層12上に存
在する。各APS素子のピン止め層24とボディ20の
間の垂直接触を行う半導体コネクタ18は、各セルに隣
接する絶縁隔壁の一部の領域を占めるように形成するの
が好ましい。半導体コネクタは各セルごとの単一垂直接
続18でもよく、また複数のAPS素子を接続する長い
ストリップ60(図10)でもよい。半導体コネクタ1
8は下の絶縁層12に達するまで延ばしてもよく、また
絶縁層12を貫通して基板14にまで延ばしてもよい。
基板14は各APS素子のボディ20とピン止め層24
を接地および相互接続する働きをする。本発明はまた感
光素子の製造方法も含む。
Description
サに関するもので、より詳しくは、アクティブ・ピクセ
ル・センサ(APS)技術に関する。
合素子(CCD)は、通常感光セルのアレイとして組み
立てられ、アレイの各セルがおのおの1つのピクセルに
対応する、固体感光素子である。CCDまたはAPSイ
メージ・センシング・アレイの典型的な適用例は、デジ
タル・カメラまたは他のタイプのイメージ・センサであ
る。
APS技術の方が金属酸化物半導体(MOS)技術との
整合性が高いことである。これにより、APSアレイか
らの信号を読み取り、かつこれらの信号を処理するのに
必要な電子回路を、APSアレイ自体と同じチップ上に
それと同時に組み立てることが可能となる。これによ
り、APS技術に基づく撮像素子の総コストを大幅に削
減することができる。
電磁波を吸収し、正孔−電子対を発生する、半導体材料
の逆バイアス感光領域を含む。入射光によって発生した
電子は、その素子の入射表面にあるピン止め層と感光領
域の半導体材料の間に形成されたpinダイオードの働
きにより、感光領域に収集し保持される。
いで、感光領域に入る。入射電磁波が吸収されたときに
発生した正孔は集められ、逆バイアス感光領域と基板の
間に形成されたフォトダイオードとピン止め層により感
光領域から取り除かれる。ピン止め層はまた、蓄積され
た電子を、シリコン内部に比べてずっと多くの再結合部
位を提供することが知られている半導体表面から分離す
る働きをする。
発生した電子は、転送素子によって取り除かれるまで感
光領域に捕捉されたままである。転送素子は典型的には
ポリシリコン・ゲートおよび隣接する半導体領域であ
る。ポリシリコン・ゲートは、ポテンシャル・ソースの
印加により感光領域と隣接の半導体領域の間に電流を流
すようにトリガされる。感光領域に捕捉されている電子
の数は、吸収された電磁波の強度とAPS素子が入射光
に晒される持続時間に関係する。
生する電流によって、APSデバイスに対応するピクセ
ルにおける輝度が決まる。それぞれ1つのピクセルに対
応する複数のAPS素子がアレイ内にある場合、APS
アレイを走査し、各ピクセルごとに像の輝度を決定する
ため各セルの転送素子を活性化することによって、複数
のピクセル像を構築することができる。
nダイオード内に集めて保持することのできる電荷の量
が、ダイオードの総逆ポテンシャルによって制限される
ことである。APSセルが強く過剰露光された場合、収
集されたダイオードの電子の電荷はこの限界を超え、p
inダイオードに正バイアスをかけることになる。過剰
の電子はこの時流れ出て、隣接するAPSセルを乱す。
1つのセルから過剰の電子があふれ出て隣接するセルに
流れ込むと、それらのセルも強く照射されているように
見え、このじょう乱は「ブルーミング(焦点ぼけ)」と
呼ばれている。過剰露光されたAPSピクセルからの過
剰の電子はまた、基板上の他の素子の正常な動作をも妨
げる恐れがある。
チ−ブルーミング・ゲートが時々使用されてきたが、こ
れはコストと素子の複雑さを増大させる。
題と欠陥を念頭に置いて、本発明の一目的は、アレイ内
の隣接するAPS素子間の際立った分離を含むAPSア
レイを含む感光素子を提供することである。
自明であり、一部は本明細書から明らかになるであろ
う。
であろう、上記その他の目的および利点は、第1の態様
において、基板と、基板上に形成された絶縁層と、絶縁
層上に形成された半導体層と、半導体層を貫通して絶縁
層まで延び、半導体層を半導体材料の複数のセルに分割
する絶縁隔壁と、半導体層内の複数のセルのうちの対応
するセル内に構築された複数の感光性アクティブ・ピク
セル・センサとを有する感光素子を対象とする本発明に
おいて達成される。
(基体)、ピン止め(pinning)層およびピン止め層の
下に形成された感光領域を備えるアクティブ・ピクセル
・センサを作成するどんな従来の方法でも半導体材料の
セル内に構築することができる。ほとんどのAPS適用
例において、ボディ部とピン止め層を互いに接続しかつ
接地することが望ましい。従来の設計では、これらの接
続を行うことは比較的容易である。しかしながら本発明
の設計では、各セルが分離されているという性質から、
この接続を行うのに困難が生じる。
ボディの間に集積コネクタを組み込んだデバイスの様々
な構造、およびこのデバイスの製造方法、特に前記方法
によって半導体材料からこのコネクタを構築する方法を
も対象とする。感光素子の一実施形態において、半導体
コネクタはピン止め層からアクティブ・ピクセル・セン
サのボディまで延びる垂直カラムの形の半導体プラグで
ある。この第1の実施形態において、各APSピクセル
のボディとピン止め層は個々にその対応するプラグによ
って接続されている。
導体コネクタは半導体材料で充填されたトレンチであ
り、このトレンチはアクティブ・ピクセル・センサを含
むセルの1つの側面に沿って延びている。トレンチはた
だ1つのセルのみに沿って延びて、そのセルのみのボデ
ィとピン止め層を接続することもでき、また複数の隣接
するセルに沿って延びて、すべての対応するピン止め層
とボディ部を相互接続することもできる。
どちらを使ってボディとピン止め層の接続を行うかに関
わらず、これらの素子を接地しかつ他のピクセル・セル
の対応する素子と接続することが一般に望ましい。これ
は、感光素子の表面に配線を形成する際に、単に個々に
ワイヤを各セルに接続することによって達成されること
もできる。しかし、半導体コネクタを個々に絶縁層を貫
通して導電性にした基板に到達するのに充分な深さまで
下に延ばすことによっても達成できる。この場合、基板
は通常半導体材料でできている。
方法に関する。感光素子を製造する好ましい方法は、基
板を用意するステップと、基板上に絶縁層を堆積するス
テップと、絶縁層上に半導体層を形成するステップと、
半導体層中に、半導体層を貫通して絶縁層まで延び、半
導体層を半導体材料の複数の分離したセルに分割する複
数のトレンチをエッチングするステップと、前記トレン
チ内に絶縁材料を堆積して、半導体層を貫通し絶縁層ま
で延びる、各セル内の半導体材料を他のセル内の半導体
材料から電気的に分離する絶縁隔壁を形成するステップ
と、各セルの前記半導体材料中に、各々がボディ、ピン
止め層および感光領域を有するアクティブ・ピクセル・
センサを構築するステップとを含む。
導体コネクタは、各アクティブ・ピクセル・センサに隣
接する前記絶縁材料の部分を前記トレンチ内において露
出させるための開口部を有するボディ・コンタクト・マ
スクで感光素子をマスクするステップと、ボディ・コン
タクト・マスクを貫通して、各アクティブ・ピクセル・
センサのボディに到達するのに充分な深さまで前記絶縁
材料をエッチングするステップと、エッチされた場所に
半導体材料を堆積して、各アクティブ・ピクセル・セン
サのボディを各アクティブ・ピクセル・センサの対応す
るピン止め層に接続するステップとを利用する方法によ
って構築される。
て説明するに際し、図面の図1ないし図11を参照す
る。各図において同じ番号は本発明の同じ特徴を指すも
のとする。なお、図は例示のためで、正確な寸法比で示
されているわけではない。
の実施形態を示す。この実施形態において、各APS素
子は、APS素子のボディをそのピン止め層に接続する
ため半導体材料の垂直なカラムの形の分離した半導体プ
ラグを有する。
素子のアレイを組み込んだ感光素子を含み、各APS素
子は、底部が絶縁層で分離され、全側面を絶縁材料の隔
壁で囲まれた、シリコンの分離したアイランド内に構築
されている。図1はアレイ内の単一セルを示す上面図で
ある。セルは4面を絶縁隔壁10で囲まれ、絶縁材料の
各側面を取り囲む部分を符号10a、10b、10c、
10dで示す。
4上に形成された絶縁層12上に構築されていることを
示す。セルは、下にある絶縁層12と、素子の表面から
下に向かって絶縁層12に接触するまで延びる周囲の絶
縁隔壁10との組み合わせによって、各隣接セルから充
分に電気的に分離されている。各APS素子は、完成し
た素子の上側層16内に横たわる分離した個々のアクテ
ィブ・シリコンのアイランド内に構築されている。
内のすべてのセルを取り囲む。長方形のセルが示されて
いるが、他のセル形状も使用できる。また、絶縁材料が
各セルを取り囲むが、この設計はまた、希望する場合セ
ルのいくつかの部分を相互接続する半導体材料のコネク
タまたは配線で形成された各種の電気的接続を含む。こ
れらのコネクタは、以下でより詳細に述べるように相互
接続を行うために絶縁隔壁の一部分を貫通し、あるいは
それに置き換わることもできる。
酸化物半導体(MOS)製造における浅いトレンチ分離
(STI)で典型的に使用されるのと同じタイプの酸化
物で形成することが好ましい。
セル内に構築されたAPS素子は実質的に従来通りのも
のである。このAPSセルは、層16内の半導体材料で
構築されたボディ(基体)部20、感光領域22および
ピン止め層24を含む。波長λの入射光26がピン止め
層24を通過して感光領域22に入り、そこで吸収され
て、正孔−電子対を発生する。電子は転送ゲート28が
オンになるまで感光領域22内に蓄積されたままであ
る。転送ゲート28は酸化物絶縁体30によってベース
材料20から分離され、オンになると、感光領域22と
隣接の半導体領域32との間に電流が流れる。
転送ゲート28および隣接の半導体領域32がセルの表
面を充分に覆って、セルの頂部からその中に埋め込まれ
たボディ領域20への接近を防止する。しかし、APS
素子が適切に機能するには、ボディ領域20をピン止め
層24に接続する必要がある。これは、本発明のこの第
1の実施形態においては、半導体コネクタ・プラグ18
の使用により達成される。プラグ18は垂直カラム内を
下方にセルの表面から少なくともボディ領域20の深さ
まで延びて、ピン止め層24とボディ領域20の間の垂
直導電経路を形成する。
でき、このコネクタの2つの代替サイズおよび場所が位
置34と36に破線で描いてある。半導体コネクタ18
は、図では絶縁隔壁10aの幅と同じ幅を有する。これ
は、絶縁隔壁の部分10aを横切って、コネクタ・プラ
グ18の左側のセルに到る接続経路を形成する。従っ
て、この構成において、隣接セル内の転送素子との干渉
を避けるため、コネクタ・プラグ18の左側のセルは、
コネクタの右側のセルと鏡像対象でなければならない。
このタイプの対称は図11にさらに詳しく示してある。
るとき、アレイ全体内のセルはすべてセルの左側にAP
Sピクセル、セルの右側に転送素子を備え、同じ向きで
ある。さらに、ボディへの半導体接続のもう1つの代替
位置を位置34に示してある。この代替形態では、半導
体コネクタの幅は絶縁隔壁10aの幅より小さい。絶縁
隔壁10aの過剰の幅は、各セル内のAPS素子の向き
および相対位置にかかわらず、隣接するセルを分離する
働きをする。
できる。図2に示すように、半導体コネクタ・プラグ1
8の深さは、完全に下の絶縁層12を貫通し、基板14
に接触するよう充分大きい。好ましい実施形態では、基
板14はシリコンである。半導体コネクタ・プラグ18
が下にある絶縁層12を貫通するとき、シリコン基板1
4を使って感光素子内の個々のセルすべてのコネクタ・
プラグをすべて相互接続することができる。
コネクタ・プラグ18は基板14を介して、各ボディ領
域20および各ピン止め層24を接地させる。各APS
素子のピン止め層もまた接地接続38で概略的に示すよ
うに配線(図示せず)で個々に接地することができる。
ラグ18は必ずしも絶縁層12を貫通する必要はない。
ボディ部20と接触し、それをピン止め層に接続するの
に充分なだけ貫入すれば良い。このタイプの実施形態に
おいては、コネクタ・プラグ18またはピン止め層24
のどちらかが、製造中の後のある時点で加えられた別個
の配線によって別個に接地されることになる。
は従来の金属酸化物半導体(MOS)製造中に浅いトレ
ンチ分離(STI)に典型的に使用されるのと同じタイ
プの酸化物で形成される。ピン止め層24はp−半導体
材料である。ボディ部20はエピタキシャル成長による
p型半導体材料であり、感光領域22はn−半導体材料
である。
形成され、隣接する半導体領域32はn+シリコンであ
る。コネクタ・プラグ18はp+ポリシリコンである。
々なステップを表す。これらの図面に従って構築された
素子は、図1および図2に示した実施形態の代替実施形
態である。その主な違いは、各APSセルのボディ20
への接続を行うために使用するコネクタの場所と大き
さ、そのコネクタの深さ、セルの形状、そして鏡像対称
が必要でないことに関するものである。
板14は、その上部表面に付着された絶縁層12を有す
る。絶縁層12の上にはアクティブ・シリコンのもう1
つの層16がある。この上側層は希望するまたは必要な
赤色光の収集深さに応じた適当な厚さの単結晶シリコン
層であることが好ましい。好ましい設計においては、こ
の層は厚さ約5マイクロメートルである。
インシュレータ(SOI)構造と呼ばれることがある。
これにより、上側層16内のシリコンの個々の分離した
アイランドを、各アイランドの周りのトレンチを絶縁体
12に到達するのに充分な深さまで画定するエッチング
によって、画定することが可能になる。
構造に付着される、このプロセスの最初のステップを表
す。マスクは多素子アレイ内における半導体材料の各ア
イランドの外側境界を画定する。次いで領域42、44
を絶縁層12までエッチングし、得られる格子様のトレ
ンチのアレイが個々のアイランドを画定する。
取り囲むトレンチを絶縁材料、好ましくはSTI分離に
使用されるタイプの絶縁酸化物で充填し、化学的機械的
研磨により上側表面を平坦化すると、図5および図6に
示す結果が得られる。
図である。この段階で、アクティブ・シリコン層16は
個々のアイランド46、48、50、52、54に分割
されており、それらの各々は間にある絶縁隔壁10の格
子により他の各アイランドから分離されている。
ンジスタを、この時点で各セル内に構築することができ
る。しかし、各セルのボディ部20への必要な接続は図
7および図8に示す追加の製造ステップによって簡略化
される。
8を有するボディ・コンタクト・マスク56を示す。ボ
ディ・コンタクト開口部58は、図1および図2に示し
たタイプの個々の垂直カラム・コンタクトを製造するた
めの各セルごとの個別の開口部とすることができる。し
かし、この実施形態においては、ボディ・コンタクト開
口部58は長いスリットである。これらのスリットはセ
ル46、48、50の縁部に沿って延び、トレンチをト
レンチのラインに沿ってこれらのセルおよび他のセルに
隣接する酸化物層中にエッチすることを可能にする。
ましくはp+ポリシリコンで充填して、半導体コネクタ
60を形成する。図7および図8に見られるように、半
導体コネクタ60は絶縁隔壁10cの対応する部分の幅
64よりも小さい幅62を有する。スリット開口部58
に対応するトレンチをマスクしエッチングするプロセス
は、半導体材料のアイランド46、48、50を分離す
るためにトレンチをエッチングする対応するプロセスと
ほぼ同じである。ポリシリコンの接続ストリップ60、
61を堆積した後、表面を化学的機械的研磨によって平
坦化する。
ように、半導体コネクタ60は絶縁層12まで下方に延
びるだけで、シリコン基板14には接触しない。基板1
4には接触しないが、半導体コネクタ60、61の個々
のストリップは、後のステップで加えられる他の配線に
よって相互接続することができる。
ル内にアクティブ・ピクセル・センサ素子および転送素
子を製造するための従来の製造ステップにかける準備が
できた状態である。図9は、多数の従来のAPS製造ス
テップの完了後の1つの中間段階を示す。ゲート28が
酸化物層30の上に形成され、両側にスペーサ62およ
び64がある。図10は多数の追加ステップの後の構造
を示す。この時点で、APS素子および関連する転送素
子は大体完成している。残っているのは個々の適用例の
ための希望する様々な配線相互接続を行うことだけであ
る。
域66および68で示されるセル領域へのいくらかのp
+拡散が起こることに留意されたい。ピン止め層24の
表面積が比較的大きいため、この外方拡散は重大な問題
ではない。好ましい実施形態においては、n−領域、p
ピン止め層24およびn+領域にイオン注入する。転送
ゲートは標準の技術を用いて画定される。
ボディ・コンタクト18、34、36、または図8に見
られるタイプのより長いボデイ・コンタクト・ストリッ
プ60、61の選択、ならびにこれらの接続の幅、接続
の深さ、ボディ部の相互接続および接地のための基板層
14の使用などの決定は、すべて個別に行う。このよう
な選択は、製造される個々の感光素子、および様々なス
テップを製造プロセスの他のところで必要とされるステ
ップに組み込むことの利点または難点によって決まる。
を示すもので、4つのセル70、72、74、76が示
されている。
8および隣接する半導体領域32を有する図1に示した
単一セルに実質上対応している。セル72は、セル70
と同一であり、セル74とセル76もその鏡像である点
を除き同一である。セル70は部分10b、10c、1
0dから成る酸化物隔壁によって3側面を取り囲まれて
いる。酸化物隔壁のうち図1の10aに対応する部分
は、半導体コネクタ78によって完全に置き換えられて
いる。
分10aの幅と等しい幅を有する半導体コネクタ18と
同様に、半導体隔壁部分10aの幅と等しい幅を有す
る。ただし、半導体コネクタ78は、図8の半導体コネ
クタ60および61と同様に長いストリップの形状にな
っている。
絶縁層に到達するのに充分であり、任意選択でその層を
貫通し、下の基板層14に接触するのに充分な深さにす
ることもできる。
の事項を開示する。
縁層と、前記絶縁層上に形成された半導体層と、前記半
導体層を貫通して、前記絶縁層まで延び、前記半導体層
を半導体材料の複数のセルに分割する絶縁隔壁と、前記
半導体層内の前記複数のセルのうちの対応するセル内に
構築された複数の感光性アクティブ・ピクセル・センサ
とを有する感光素子。 (2)各アクティブ・ピクセル・センサが、ボディと、
ピン止め層と、前記ピン止め層の下に形成された感光領
域とを有し、前記ボディと前記ピン止め層が電気的に互
いに接続されている上記(1)に記載の感光素子。 (3)各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディと
前記ピン止め層が前記ピン止め層から前記ボディに延び
る半導体コネクタによって電気的に互いに接続されてい
る、上記(2)に記載の感光素子。 (4)各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディと
前記ピン止め層の間の前記電気的接続を形成する前記半
導体コネクタが半導体材料で充填されたトレンチであ
り、前記トレンチが、前記アクティブ・ピクセル・セン
サを備える前記セルの1つの側面に沿って延びている、
上記(3)に記載の感光素子。 (5)前記トレンチが少なくとも2つの隣接セルに沿っ
て延びており、前記トレンチ内の前記半導体材料が、前
記2つの隣接セルに対応する前記アクティブ・ピクセル
・センサの前記ボディを電気的に接続している、上記
(4)に記載の感光素子。 (6)各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディと
前記ピン止め層の間の前記電気的接続を形成する前記半
導体コネクタが、前記ピン止め層から前記アクティブ・
ピクセル・センサのボディに延びる垂直カラムの形の半
導体プラグである、上記(3)に記載の感光素子。 (7)前記ボディを各アクティブ・ピクセル・センサの
前記ピン止め層に電気的に接続している前記半導体コネ
クタが前記絶縁隔壁内に存在する、上記(3)に記載の
感光素子。 (8)前記絶縁隔壁がある幅を有し、前記半導体コネク
タがある幅を有し、前記半導体コネクタの幅が前記絶縁
隔壁の幅とほぼ同じである、上記(7)に記載の感光素
子。 (9)前記絶縁隔壁がある幅を有し、前記半導体コネク
タがある幅を有し、前記半導体コネクタの幅が前記絶縁
隔壁の幅より小さい、上記(7)に記載の感光素子。 (10)前記基板がシリコンである、上記(1)に記載
の感光素子。 (11)基板を用意するステップと、前記基板上に絶縁
層を堆積するステップと、前記絶縁層上に半導体層を形
成するステップと、前記半導体層中に前記半導体層を貫
通して前記絶縁層まで延び、前記半導体層を半導体材料
の複数の分離したセルに分割する、複数のトレンチをエ
ッチングするステップと、前記トレンチ内に絶縁材料を
堆積して、前記半導体層を貫通して前記絶縁層まで延
び、各セル内の前記半導体材料を他のセル内の前記半導
体材料から電気的に分離する絶縁隔壁を形成するステッ
プと、各セルの前記半導体材料中に、各々がボディ、ピ
ン止め層および感光領域を有するアクティブ・ピクセル
・センサを構築するステップとを含む、感光素子の製造
方法。 (12)さらに、各アクティブ・ピクセル・センサの前
記ボディを各アクティブ・ピクセル・センサの対応する
ピン止め層に電気的に接続するステップを含む、上記
(11)に記載の感光素子の製造方法。 (13)各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディ
を各アクティブ・ピクセル・センサの前記対応するピン
止め層に電気的に接続する前記ステップが、各アクティ
ブ・ピクセル・センサに隣接する前記絶縁材料の部分を
前記トレンチ内において露出させるための、開口を有す
るボディ・コンタクト・マスクで前記感光素子をマスク
するステップと、前記ボディ・コンタクト・マスクを通
して各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディに到
達するのに充分な深さまで前記絶縁材料をエッチングす
るステップと、前記エッチされた場所に半導体材料を堆
積して、各アクティブ・ピクセル・センサのボディを各
アクティブ・ピクセル・センサの対応するピン止め層に
接続するステップとを含む、上記(12)に記載の感光
素子の製造方法。 (14)各アクティブ・ピクセル・センサおよび前記エ
ッチングされた場所に堆積した前記半導体材料に対応す
る前記ボディ・コンタクト・マスクの開口部が、各アク
ティブ・ピクセル・センサの前記ボディを前記各アクテ
ィブ・ピクセル・センサの対応するピン止め層と個々に
接続する垂直カラムの形の半導体プラグを形成する、上
記(13)に記載の感光素子の製造方法。 (15)複数の各アクティブ・ピクセル・センサおよび
前記堆積した前記半導体材料に対応する前記ボディ・コ
ンタクト・マスクの各開口部が、前記複数のアクティブ
・ピクセル・センサの前記ボディとピン止め層を互いに
電気的に接続する半導体ストリップを形成する、上記
(13)に記載の感光素子の製造方法。 (16)前記ボディ・コンタクト・マスクを通して前記
絶縁材料をエッチングする前記ステップが、前記ボディ
・コンタクト・マスクを通して前記基板に達するのに充
分な深さまで前記絶縁材料をエッチングするステップを
含み、前記基板が半導体材料である、上記(13)に記
載の感光素子の製造方法。 (17)前記ボディ・コンタクト・マスクの各開口部の
幅が、各開口部を通して露出された前記絶縁材料を含む
前記トレンチの幅より小さい、上記(13)に記載の感
光素子の製造方法。 (18)複数のアクティブ・シリコン領域と、絶縁隔壁
と、複数のピクセル・セルと、複数の導電性プラグと、
前記複数のピクセル・セルが、それぞれ前記複数のアク
ティブ・シリコン領域の1つ中に形成され、それぞれ前
記ピン止め層と1つのn領域と1つのp領域とを有し、
前記絶縁隔壁が、前記アクティブ・シリコン領域のそれ
ぞれを、前記他のアクティブ・シリコン領域のそれぞれ
から電気的に絶縁し、前記導電性プラグが、それぞれ前
記ピン止め層を対応するピクセル・セル内のp領域に結
合する、装置。 (19)さらに、前記導電性プラグの少なくともいくつ
かに結合された接地導体を含む上記(18)に記載の装
置。
施形態におけるセルのアレイ中にアクティブ・ピクセル
・センサを有する、単一セルの上面図である。
の実施形態の断面図である。
子の第2の実施形態を実現する方法における例示的ステ
ップを示す断面図である。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の断面図で
ある。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の断面図で
ある。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の平面図で
ある。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の断面図で
ある。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の平面図で
ある。
を示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の断面図で
ある。
プを示す、本発明の感光素子の第2の実施形態の断面図
である。
い実施形態におけるセルのアレイ中の4つの隣接するア
クティブ・ピクセル・センサ・セルの上面図である。
Claims (19)
- 【請求項1】基板と、 前記基板上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に形成された半導体層と、 前記半導体層を貫通して、前記絶縁層まで延び、前記半
導体層を半導体材料の複数のセルに分割する絶縁隔壁
と、 前記半導体層内の前記複数のセルのうちの対応するセル
内に構築された複数の感光性アクティブ・ピクセル・セ
ンサとを有する感光素子。 - 【請求項2】各アクティブ・ピクセル・センサが、 ボディと、 ピン止め層と、 前記ピン止め層の下に形成された感光領域とを有し、前
記ボディと前記ピン止め層が電気的に互いに接続されて
いる請求項1に記載の感光素子。 - 【請求項3】各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボ
ディと前記ピン止め層が前記ピン止め層から前記ボディ
に延びる半導体コネクタによって電気的に互いに接続さ
れている、請求項2に記載の感光素子。 - 【請求項4】各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボ
ディと前記ピン止め層の間の前記電気的接続を形成する
前記半導体コネクタが半導体材料で充填されたトレンチ
であり、前記トレンチが、前記アクティブ・ピクセル・
センサを備える前記セルの1つの側面に沿って延びてい
る、請求項3に記載の感光素子。 - 【請求項5】前記トレンチが少なくとも2つの隣接セル
に沿って延びており、前記トレンチ内の前記半導体材料
が、前記2つの隣接セルに対応する前記アクティブ・ピ
クセル・センサの前記ボディを電気的に接続している、
請求項4に記載の感光素子。 - 【請求項6】各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボ
ディと前記ピン止め層の間の前記電気的接続を形成する
前記半導体コネクタが、前記ピン止め層から前記アクテ
ィブ・ピクセル・センサのボディに延びる垂直カラムの
形の半導体プラグである、請求項3に記載の感光素子。 - 【請求項7】前記ボディを各アクティブ・ピクセル・セ
ンサの前記ピン止め層に電気的に接続している前記半導
体コネクタが前記絶縁隔壁内に存在する、請求項3に記
載の感光素子。 - 【請求項8】前記絶縁隔壁がある幅を有し、前記半導体
コネクタがある幅を有し、前記半導体コネクタの幅が前
記絶縁隔壁の幅とほぼ同じである、請求項7に記載の感
光素子。 - 【請求項9】前記絶縁隔壁がある幅を有し、前記半導体
コネクタがある幅を有し、前記半導体コネクタの幅が前
記絶縁隔壁の幅より小さい、請求項7に記載の感光素
子。 - 【請求項10】前記基板がシリコンである、請求項1に
記載の感光素子。 - 【請求項11】基板を用意するステップと、 前記基板上に絶縁層を堆積するステップと、 前記絶縁層上に半導体層を形成するステップと、 前記半導体層中に前記半導体層を貫通して前記絶縁層ま
で延び、前記半導体層を半導体材料の複数の分離したセ
ルに分割する、複数のトレンチをエッチングするステッ
プと、 前記トレンチ内に絶縁材料を堆積して、前記半導体層を
貫通して前記絶縁層まで延び、各セル内の前記半導体材
料を他のセル内の前記半導体材料から電気的に分離する
絶縁隔壁を形成するステップと、 各セルの前記半導体材料中に、各々がボディ、ピン止め
層および感光領域を有するアクティブ・ピクセル・セン
サを構築するステップとを含む、感光素子の製造方法。 - 【請求項12】さらに、各アクティブ・ピクセル・セン
サの前記ボディを各アクティブ・ピクセル・センサの対
応するピン止め層に電気的に接続するステップを含む、
請求項11に記載の感光素子の製造方法。 - 【請求項13】各アクティブ・ピクセル・センサの前記
ボディを各アクティブ・ピクセル・センサの前記対応す
るピン止め層に電気的に接続する前記ステップが、 各アクティブ・ピクセル・センサに隣接する前記絶縁材
料の部分を前記トレンチ内において露出させるための、
開口を有するボディ・コンタクト・マスクで前記感光素
子をマスクするステップと、 前記ボディ・コンタクト・マスクを通して各アクティブ
・ピクセル・センサの前記ボディに到達するのに充分な
深さまで前記絶縁材料をエッチングするステップと、 前記エッチされた場所に半導体材料を堆積して、各アク
ティブ・ピクセル・センサのボディを各アクティブ・ピ
クセル・センサの対応するピン止め層に接続するステッ
プとを含む、請求項12に記載の感光素子の製造方法。 - 【請求項14】各アクティブ・ピクセル・センサおよび
前記エッチングされた場所に堆積した前記半導体材料に
対応する前記ボディ・コンタクト・マスクの開口部が、
各アクティブ・ピクセル・センサの前記ボディを前記各
アクティブ・ピクセル・センサの対応するピン止め層と
個々に接続する垂直カラムの形の半導体プラグを形成す
る、請求項13に記載の感光素子の製造方法。 - 【請求項15】複数の各アクティブ・ピクセル・センサ
および前記堆積した前記半導体材料に対応する前記ボデ
ィ・コンタクト・マスクの各開口部が、前記複数のアク
ティブ・ピクセル・センサの前記ボディとピン止め層を
互いに電気的に接続する半導体ストリップを形成する、
請求項13に記載の感光素子の製造方法。 - 【請求項16】前記ボディ・コンタクト・マスクを通し
て前記絶縁材料をエッチングする前記ステップが、前記
ボディ・コンタクト・マスクを通して前記基板に達する
のに充分な深さまで前記絶縁材料をエッチングするステ
ップを含み、前記基板が半導体材料である、請求項13
に記載の感光素子の製造方法。 - 【請求項17】前記ボディ・コンタクト・マスクの各開
口部の幅が、各開口部を通して露出された前記絶縁材料
を含む前記トレンチの幅より小さい、請求項13に記載
の感光素子の製造方法。 - 【請求項18】複数のアクティブ・シリコン領域と、 絶縁隔壁と、 複数のピクセル・セルと、 複数の導電性プラグと、 前記複数のピクセル・セルが、それぞれ前記複数のアク
ティブ・シリコン領域の1つ中に形成され、それぞれ前
記ピン止め層と1つのn領域と1つのp領域とを有し、 前記絶縁隔壁が、前記アクティブ・シリコン領域のそれ
ぞれを、前記他のアクティブ・シリコン領域のそれぞれ
から電気的に絶縁し、 前記導電性プラグが、それぞれ前記ピン止め層を対応す
るピクセル・セル内のp領域に結合する、装置。 - 【請求項19】さらに、前記導電性プラグの少なくとも
いくつかに結合された接地導体を含む請求項18に記載
の装置。
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