JP2014130920A - Double-well structure soi radiation sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2重ウエル構造SOI放射線センサおよびその製造方法に関し、特に、同一のSOI(Sllicon On InsuIator)基板上に、X線検出用のフォトダイオードとトランジスタを混在させたX線(放射線)センサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a double well structure SOI radiation sensor and a method for manufacturing the same, and in particular, an X-ray (radiation) sensor in which a photodiode and a transistor for X-ray detection are mixed on the same SOI (Slicon On Insulator) substrate. And a manufacturing method thereof.
同一の半導体基板に、センサと周辺回路とが絶縁膜を介して形成されている構造の半導体装置が特許文献1、2に開示されている。 Patent Documents 1 and 2 disclose a semiconductor device having a structure in which a sensor and a peripheral circuit are formed on the same semiconductor substrate via an insulating film.
同一の半導体基板に、センサと周辺回路とが形成されている構造の半導体装置の中で、X線検出用のフォトダイオードとトランジスタとが同一の半導体基板に形成されている構造のX線センサにおいては、放射線入射時の検出感度を高くするため、X線検出用のフォトダイオードが形成されている半導体基板に低濃度高抵抗の半導体基板を使用したり、半導体基板裏面に数百Vのバイアスを印加する等の方法により、半導体基板全体を空乏化することがある。 In a semiconductor device having a structure in which a sensor and a peripheral circuit are formed on the same semiconductor substrate, an X-ray sensor having a structure in which a photodiode for X-ray detection and a transistor are formed on the same semiconductor substrate Uses a low-concentration, high-resistance semiconductor substrate on the semiconductor substrate on which an X-ray detection photodiode is formed, or a bias of several hundred volts is applied to the back surface of the semiconductor substrate in order to increase the detection sensitivity upon radiation incidence. The whole semiconductor substrate may be depleted by a method such as application.
この際、上側の第1の半導体層と下側の第2の半導体層との間に埋め込み酸化膜を埋め込んだSOI(Sllicon On InsuIator)基板を用いることにより、埋め込み酸化膜の上側の第1半導体層を回路動作用のMOSトランジスタ等の素子形成用の高濃度低抵抗基板、埋め込み酸化膜の下側の第2の半導体層をフォトダイオード形成用の低濃度高抵抗基板とすることで、1枚のウエハ上で周辺回路を含めたX線センサを構成することができる。 At this time, by using an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a buried oxide film is buried between the upper first semiconductor layer and the lower second semiconductor layer, the first semiconductor on the upper side of the buried oxide film is used. One layer is a high-concentration low-resistance substrate for forming an element such as a MOS transistor for circuit operation, and the second semiconductor layer under the buried oxide film is a low-concentration high-resistance substrate for forming a photodiode. An X-ray sensor including peripheral circuits can be configured on the wafer.
しかしながら、第2の半導体層を空乏化するために第2の半導体層の裏面に印加した電圧が、埋め込み酸化膜を介して埋め込み酸化膜上に形成した第1の半導体層にも伝わり、第1の半導体層に形成したMOSトランジスタにおいて、本来のゲート電極によってコントロールされる電流経路とは別に、第2の半導体層から伝達した電圧によって埋め込み酸化膜側のチャネル領域が電流経路として動作してしまう問題点と、X線の照射によって埋め込み酸化膜が正に帯電することで埋め込み酸化膜側のチャネル領域が電流経路として動作してしまう問題点があった。 However, the voltage applied to the back surface of the second semiconductor layer to deplete the second semiconductor layer is also transmitted to the first semiconductor layer formed on the buried oxide film via the buried oxide film. In the MOS transistor formed in the semiconductor layer, the channel region on the buried oxide film side operates as a current path due to the voltage transmitted from the second semiconductor layer separately from the current path controlled by the original gate electrode In addition, there is a problem that the channel region on the buried oxide film side operates as a current path because the buried oxide film is positively charged by X-ray irradiation.
これらの問題を解決するために、図11に示すように、高抵抗のN型の第2の半導体層11の表面(主面)151にアノード電極となるP型の半導体領域232が設けられ、N型の第2の半導体層11とP型の半導体領域232とでフォトダイオード30を形成する領域51とは異なる領域61のN型の第2の半導体層11の表面(主面)151に、Pウエル101が設けられ、Pウエル101内にNウエル102が設けられ、Nウエル102上に埋め込み酸化膜10を介して第1の半導体層9のアクティブ領域91が設けられ、アクティブ領域91にMOSトランジスタ40が設けられた構造とし、Pウエル101は高濃度のP型の取り出し領域111を介してGND90に接続され、Nウエル102は高濃度のN型の取り出し領域112を介してGND90に接続された構造とすることが考えられる。なお、高抵抗のN型の第2の半導体層11の表面(主面)151には、高濃度のN型の取り出し領域242が設けられ、このN型の取り出し領域242は電源28の正極側と接続され、高抵抗のN型の第2の半導体層11の裏面(主面)152も、電源28の正極側と接続される。P型の半導体領域232は、電源28の負極側と接続されると共にGND90に接続される。
In order to solve these problems, as shown in FIG. 11, a P-
この構造では、高抵抗のN型の第2の半導体層11中に、Nウエル102を形成することにより、X線の照射によって埋め込み酸化膜10とN型の第2の半導体層11の界面付近に電荷が蓄積された場合でも、Nウエル102の表面には多数キャリアである電子が蓄積されるため、空乏層が拡がらない。また、Nウエル102はPウエル101中に形成されている。すなわちNウエル102を覆うようにPウエル101が形成されており、Nウエル拡散層102およびPウエル101を接地電位に固定するため、Nウエル102とP型ウエル101との間にも空乏層が拡がらない。これにより、N型の第2の半導体層11を空乏化するためにN型の第2の半導体層11の裏面152に高電圧のバイアス電圧を印加した場合に、Pウエル101とN型の第2の半導体層11との間のPN接合面に拡がった空乏層のうち、Pウエル101側に拡がる空乏層が、Nウエル102との接合面まで到達しないため、X線照射による電荷蓄積量とは無関係にPウエル101の表面付近の電位がグランド電位に保たれる。従って、第1の半導体層9のアクティブ領域91の埋め込み酸化膜10側の界面にN型の第1の半導体層11の裏面152に電源28から印加した電圧は伝達されない。従って、X線の照射によって埋め込み酸化膜10とN型の第2の半導体層11との界面付近に電荷が蓄積された場合であっても、第1の半導体層9のアクティブ領域91に形成したMOSトランジスタ40の埋め込み酸化膜10側のチャネル領域が動作しないため、ゲート電極20による制御に無関係なリーク電流の発生を抑制することができる。
In this structure, an N well 102 is formed in the high-resistance N-type
しかしながら、この構造では、Nウエル102とPウエル101間の寄生容量が大きくなってしまうという問題点があった。この原因としては、Nウエル102はPウエル101よりも濃度が高くなければならず、また、Pウエル101においてもNウエル102/N型基板11をそれぞれ別の電位に保つために、ある程度の濃度に設定してNウエル102/N型基板11間の耐圧を保つことが必要となるために、Nウエル102/Pウエル101共に濃度を低減させることが困難であり、Nウエル102/Pウエル101間の空乏層幅が広がらないためである。
However, this structure has a problem that the parasitic capacitance between the N well 102 and the
本発明の主な目的は、フォトダイオードとトランジスタとが絶縁膜を介して同一の半導体基板に形成され、寄生容量の小さい2重ウエル構造SOI放射線センサおよびその製造方法を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a double well structure SOI radiation sensor in which a photodiode and a transistor are formed on the same semiconductor substrate through an insulating film and have a small parasitic capacitance, and a method for manufacturing the same.
本発明によれば、
一導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導体層の第1の領域の一主面に設けられた、前記一導電型とは反対の導電型である反対導電型の第1の半導体領域と、を備えるフォトダイオードと、
前記第2の半導体層の前記第1の領域とは異なる第2の領域の前記一主面上に設けられ、トランジスタ素子が形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に設けられた絶縁層と、
前記第2の半導体層の前記第2の領域の前記一主面に設けられ、前記一導電型で前記第2の半導体層よりも高不純物濃度であり、第1の固定電位が与えられる第2の半導体領域と、
第2の半導体領域を囲うと共に、前記第2の半導体領域とは離間して前記第2の半導体層に設けられ、前記反対導電型であり、第2の固定電位が与えられる第3の半導体領域と、
前記一導電型で前記第2の半導体領域よりも低不純物濃度であり、前記第2の半導体領域と、前記第3の半導体領域との間の第4の半導体領域と、
を備える2重ウエル構造SOI放射線センサが提供される。
According to the present invention,
A second semiconductor layer of one conductivity type and a first of an opposite conductivity type provided on one main surface of the first region of the second semiconductor layer and having a conductivity type opposite to the one conductivity type; A photodiode comprising a semiconductor region;
A first semiconductor layer provided on the one main surface of a second region different from the first region of the second semiconductor layer and having a transistor element formed thereon;
An insulating layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
The second semiconductor layer is provided on the one main surface of the second region of the second semiconductor layer, is of the one conductivity type, has a higher impurity concentration than the second semiconductor layer, and is supplied with a first fixed potential. A semiconductor region of
A third semiconductor region that surrounds the second semiconductor region and is provided in the second semiconductor layer apart from the second semiconductor region, is of the opposite conductivity type, and is supplied with a second fixed potential When,
A fourth semiconductor region between the second semiconductor region and the third semiconductor region, the first conductivity type having a lower impurity concentration than the second semiconductor region;
A double well structure SOI radiation sensor is provided.
また、本発明によれば、
一導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導体層の一主面上の絶縁層と、前記絶縁層上に選択的に設けられた第1の半導体層を有するアクティブ領域と、を備える積層体を準備する工程と、
前記アクティブ領域にトランジスタ素子を形成する工程と、
前記第2の半導体層の前記一主面に、前記一導電型とは反対の導電型である反対導電型の第1の半導体領域を形成する工程と、
前記アクティブ領域を用いて位置合わせを行って、前記第2の半導体層の前記一主面に、前記一導電型で前記第2の半導体層よりも高不純物濃度である第2の半導体領域を形成するための第1の不純物を導入する工程と、
前記アクティブ領域を用いて位置合わせを行って、前記第2の半導体層に、前記第2の半導体領域を囲うと共に、前記第2の半導体領域とは離間する、前記反対導電型である第3の半導体領域を形成する第2の不純物を導入する工程と、
を備える2重ウエル構造SOI放射線センサの製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A second semiconductor layer of one conductivity type, an insulating layer on one main surface of the second semiconductor layer, and an active region having a first semiconductor layer selectively provided on the insulating layer, Preparing a laminate comprising:
Forming a transistor element in the active region;
Forming a first semiconductor region having a conductivity type opposite to the one conductivity type on the one main surface of the second semiconductor layer;
Alignment is performed using the active region, and a second semiconductor region of the one conductivity type and having a higher impurity concentration than the second semiconductor layer is formed on the one main surface of the second semiconductor layer. Introducing a first impurity for performing,
Alignment is performed using the active region, and the second semiconductor layer surrounds the second semiconductor region and is spaced apart from the second semiconductor region. Introducing a second impurity for forming a semiconductor region;
A method of manufacturing a double well structure SOI radiation sensor comprising:
本発明によれば、フォトダイオードとトランジスタとが絶縁膜を介して同一の半導体基板に形成され、寄生容量の小さい2重ウエル構造SOI放射線センサおよびその製造方法が提供される。 According to the present invention, there are provided a double well structure SOI radiation sensor in which a photodiode and a transistor are formed on the same semiconductor substrate through an insulating film and have a small parasitic capacitance, and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1を参照すれば、本発明の好ましい実施の形態の2重ウエル構造SOI放射線センサ100は、周辺回路用のMOSトランジスタ40が形成された第1の半導体層9と、第2の半導体層11と半導体領域232とを備えるフォトダイオード30と、第1の半導体層9と第2の半導体層11との間の埋め込み酸化膜10とを備えている。
Referring to FIG. 1, a double well structure
第1の半導体層9はP型半導体基板、第2半導体層11はN型半導体基板で形成している。第2の半導体層11の領域51の主面151には、P型の半導体領域232が設けられている。P型の半導体領域232とN型の第2の半導体層11で、X線用のフォトダイオード30が形成されている。なお、第2の半導体層11の主面151の領域51には、高濃度のN型の取り出し領域242が設けられている。第2の半導体層15の主面151と反対側の主面152には、電極280が設けられている。MOSトランジスタ40が形成された第1の半導体層9のアクティブ領域91は、第2の半導体層11の領域51とは異なる領域61の主面151上に設けられている。
The
第2の半導体層11の領域61の主面151側には、Nウエル114が設けられている。Nウエル114は、N型の第2半導体層11よりも高不純物濃度である。なお、Nウエル114の主面151側には、高濃度のN型の取り出し領域241が設けられている。
An N well 114 is provided on the
Nウエル114を囲うと共に、Nウエル114とは離間してPウエル116、118、119が第2の半導体層11に設けられている。Pウエル118、119は、Pウエル116と、第2の半導体層11の表面(主面151)を接続して設けられている。Pウエル119はPウエル116側に設けられ、Pウエル118は、第2の半導体層11の表面(主面151)側に設けられている。なお、Pウエル118の主面151側には、高濃度のP型の取り出し領域231が設けられている。Nウエル114とPウエル116、118、119との間には第2の半導体層11が存在する。
MOSトランジスタ40が形成された第1の半導体層9のアクティブ領域91上には層間膜25が設けられている。埋め込み酸化膜10および層間膜25を介して、P型の取り出し領域231と接続された取り出し電極261、N型の取り出し領域241と接続された取り出し電極264、P型の半導体領域232と接続された取り出し電極265、N型の取り出し領域231と接続された取り出し電極266が設けられている。層間膜25を介してMOSトランジスタ40のソース、ドレインと接続された取り出し電極262、263が設けられている。
An
N型の第2の半導体層11は、第2の半導体層11の主面152に設けられた電極280および第2の半導体層11の主面151に設けられた高濃度のN型の取り出し領域242に接続された取り出し電極266を介して電源28の正極側に接続されている。第2の半導体層11の主面151に設けられたP型の半導体領域232は、取り出し電極265を介して電源28の負極側およびGND90に接続されている。
The N-type
X線用のフォトダイオード30を構成するN型の第2の半導体層11を空乏化するために、第2半導体層11の裏面(主面152)と高濃度のN型の取り出し領域242(カソード電極)に電源28より100〜300V程度の正の高電圧を印加する。この時、Pウエル116は、取り出し電極261を介してGND90に接地する。また、Nウエル114は、取り出し電極264を介してGND90に接地する。または、Nウエル114には、5Vまでの正の電圧を印加してもよい。本実施の形態では、例えば、1.5V印加する。
In order to deplete the N-type
Nウエル114とPウエル116間には、不純物濃度が薄いN型の第2の半導体層11が存在するために、ある程度の空乏層が広がる。また、第2の半導体層11を空乏化するために第2の半導体層11の裏面(主面152)に高電圧を印加した場合に、Pウエル116、Pウエル118、119と第2の半導体層11間のPNジャンクションに広がった空乏層のうち、Pウエル116、Pウエル118、119側に広がる空乏層が、Nウエル114とのジャンクションまで到達しなければ、X線照射による電荷蓄積量に無関係にNウエル114の表面付近の電位はGNDまたは5Vまでの電位に保たれたままであり、第1の半導体層9のアクティブ領域91の埋め込み酸化膜10側の界面にも第2の半導体層11の裏面に印加した電圧は伝達しない。
Since the N-type
以上のように、本実施の形態によれば、Nウエル114/N型の第2の半導体層11間の耐圧を十分に高く保ったままで、Pウエル116、118、119とNウエル114間に広がる空乏層幅を大きくできるために寄生容量を小さくすることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the breakdown voltage between the N well 114 and the N-type
なお、本実施の形態では、Nウエル114とPウエル116、118、119と間に存在するのは、N型の低不純物濃度の第2の半導体層11としたが、第2の半導体層11でなくてもよく、N型でNウエル114よりも低不純物濃度の半導体領域であれば、Nウエル114とPウエル116、118、119の空乏層幅を大きくできるので、寄生容量を小さくすることができる。また、Nウエル114とPウエル116、118、119と間に存在する半導体領域は、その濃度に応じて、Pウエル116、Pウエル118、119と第2の半導体層11間のPNジャンクションに広がった空乏層のうち、Pウエル116、Pウエル118、119側に広がる空乏層が、Nウエル114とのジャンクションまで到達しないような厚さを持てば、X線照射による電荷蓄積量に無関係にNウエル114の表面付近の電位はGNDまたは5Vまでの所定の電位に保たれたままであり、第1の半導体層9のアクティブ領域91の埋め込み酸化膜10側の界面にも第2の半導体層11の裏面に印加した電圧は伝達しない。
In the present embodiment, the N-type low impurity concentration
次に、本発明の好ましい実施の形態の2重ウエル構造SOI放射線センサ100の製造方法について説明する。
Next, a manufacturing method of the double well structure
まず、図2に示すように、2000Å程度の厚さの埋め込み酸化膜10を挟んで上側に880Åの厚さの第1の半導体層9と、下側に700μm程度の厚さの第2の半導体層11を有するSOI(Silicon On Insulator)基板を用いる。この時、例えば第1の半導体層9は比抵抗10Ω・cmのP型基板、第2の半導体層11は比抵抗10kΩ・cmのN型基板で形成されるSOI基板を用いる。
First, as shown in FIG. 2, a
この表面にパッド酸化膜(図示せず)と窒化膜(図示せず)を形成し、フィールド酸化膜を形成すべき領域の窒化膜を除去した後に、LOCOS形成法によりフィールド酸化膜を形成した後に図3のように全ての窒化膜と、パッド酸化膜を除去する。これにより、第1の半導体層9にアクティブ領域91、92が形成される。
A pad oxide film (not shown) and a nitride film (not shown) are formed on this surface, and after removing the nitride film in the region where the field oxide film is to be formed, the field oxide film is formed by the LOCOS formation method. As shown in FIG. 3, all nitride films and pad oxide films are removed. As a result,
さらに、第1の半導体層9のアクティブ領域91、92の表面にゲート酸化膜12を形成し、図4に示すように、第2の半導体層11に形成すべきNウエル114(図1参照)の形成領域以外の場所を、第1の半導体層9に形成されたアクティブ領域91に位置合わせを行なったフォトレジスト13にて覆い、例えば注入エネルギー300keV、ドーズ量1.0×1012〜1.0×1013cm−2程度の31P+の不純物14をチルト角0度で注入する。
Further, a
その後、フォトレジスト13を除去した後に、不純物14を注入した領域よりも大きく設定したPウエル116(図1参照)の形成領域以外の場所を、図5に示すように、第1の半導体層9に形成されたアクティブ領域91に位置合わせを行なったフォトレジスト15で覆う。Pウエル116(図1参照)形成用の不純物16の注入においてはNウエル114(図1参照)形成用の不純物14よりも深い位置に入るように、例えば注入エネルギー500keV、ドーズ量1.0×1012〜1.0×1013cm−2程度の11B+の不純物16をチルト角0度で注入する。
Thereafter, after removing the
さらに、フォトレジスト15を除去した後に、Nウエル114(図1参照)の形成領域を囲い、Pウエル116(図1参照)の形成領域から第2の半導体層11の表面(主面)151までを接続するような、Pウエル118、119(図1参照)を形成する以外の場所を図6に示すように、第1の半導体層9に形成されたアクティブ領域91に位置合わせを行なったフォトレジスト17で覆い、例えば注入エネルギー100keV、ドーズ量1.0×1012〜1.0E×1013cm−2程度の11B+の不純物18と、注入エネルギー220keV、ドーズ量1.0×1012〜1.0×1013cm−2程度の11B+の不純物19をチルト角0度で注入する。
Further, after the
フォトレジスト17を除去したのちに、ポリシリコン膜を堆積し、フォトレジスト(図示せず)でパターニングを行なったポリシリコン膜のドライエッチングを行い、図7に示すように、ゲート電極20を形成する。このポリシリコン膜の堆積プロセス等において、不純物14、16、18、19は活性化されて、それぞれ、Nウエル114、Pウエル116、Pウエル118、119となる。
After removing the
その後、フォトレジストを除去した後に、第1半導体層9のアクティブ領域91にLDD(図示せず)のイオン注入を行い、図8に示すように、サイドウォールスペーサ22を形成したのちに、高濃度ソース・ドレイン21のイオン注入工程を行い、活性化してMOSトランジスタ40を形成する。
Thereafter, after the photoresist is removed, LDD (not shown) is ion-implanted into the
その後、第2の半導体層11に形成するべきN型/P型それぞれの取り出し領域以外の場所をフォトレジストにて覆い、図8に示すように、埋め込み酸化膜10をエッチングした後にフォトレジストを除去し、ダイオードのカソードを兼ねたN型の取り出し領域241、およびNウエルのN型の取り出し領域242の形成用には、例えば注入エネルギー60keV、ドーズ量5.0×1015cm−2程度の不純物31P+を、ダイオードのアノードを兼ねたP型の半導体領域232、およびPウエル118のP型の取り出し領域241の形成用には、例えば注入エネルギー40keV、ドーズ量5.0×1015cm−2程度の不純物11B+を注入する。
Thereafter, the portions other than the N-type / P-type extraction regions to be formed in the
その後、CVD膜の堆積によって図9に示すように層間膜25を形成する。
Thereafter, an
その後、図10に示すように、第1の半導体層91と第2の半導体層11の取り出し電極を形成する場所をエッチングすることによってコンタクトホールを形成する。その後、スパッタによって形成したメタル層を電極形成領域以外の部分をエッチングすることによって、取り出し電極261、262、263、264、265、266を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 10, contact holes are formed by etching the locations where the extraction electrodes of the
本実施の形態では、第1の半導体層9にアクティブ領域91を形成した後にNウエル114とPウエル116、Pウエル118、119を形成することで、それぞれのウエルを形成するための不純物注入前のホトリソグラフィ工程で、アクティブ領域91を用いてホトリソグラフィの位置合わせを行なうことが出来る。また、それぞれのウエル形成のための不純物注入後に第1の半導体層9のアクティブ領域91にMOSトランジスタ40を形成することによって、MOSトランジスタ40のゲート電極を形成するためのポリシリコン膜の堆積プロセス等において、それぞれのウエルに十分な熱処理を加えることが可能となる。
In this embodiment, the N well 114, the P well 116, and the
以上のように、本実施の形態によれば、第1の半導体層9に形成したアクティブ領域91へ最小限のホトリソグラフィの合わせズレ量でNウエル114とPウエル116、Pウエル118、119を形成し、更にそれぞれのウエル注入後に多くの熱処理を加えることによってNウエル114とPウエル116、Pウエル118、119を更に深い位置まで形成することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the N well 114, the P well 116, and the
なお、上記の実施の形態では、第2の半導体層11がN型基板である場合について説明しているが、第2の半導体層11がP型の2重ウエル構造SOI放射線センサにも適用可能であり、その場合には、他の領域についても、P型とあったのをN型とし、N型とあったのをP型とする。
In the above embodiment, the case where the
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。 While various typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Accordingly, the scope of the invention is limited only by the following claims.
9 第1の半導体層
10 埋め込み酸化膜
11 第2の半導体層
25 層間膜
28 電源
30 フォトダイオード
40 MOSトランジスタ
51、61 領域
90 GND
91 アクティブ領域
100 2重ウエル構造SOI放射線センサ
114 Nウエル
116、118、119 Pウエル
151、152 主面
231、241、242 取り出し領域
232 半導体領域
261、262、263、264、265、266 取り出し電極
280 電極
9
91
Claims (7)
前記第2の半導体層の前記第1の領域とは異なる第2の領域の前記一主面上に設けられ、トランジスタ素子が形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間に設けられた絶縁層と、
前記第2の半導体層の前記第2の領域の前記一主面に設けられ、前記一導電型で前記第2の半導体層よりも高不純物濃度であり、第1の固定電位が与えられる第2の半導体領域と、
第2の半導体領域を囲うと共に、前記第2の半導体領域とは離間して前記第2の半導体層に設けられ、前記反対導電型であり、第2の固定電位が与えられる第3の半導体領域と、
前記一導電型で前記第2の半導体領域よりも低不純物濃度であり、前記第2の半導体領域と、前記第3の半導体領域との間の第4の半導体領域と、
を備える2重ウエル構造SOI放射線センサ。 A second semiconductor layer of one conductivity type and a first of an opposite conductivity type provided on one main surface of the first region of the second semiconductor layer and having a conductivity type opposite to the one conductivity type; A photodiode comprising a semiconductor region;
A first semiconductor layer provided on the one main surface of a second region different from the first region of the second semiconductor layer and having a transistor element formed thereon;
An insulating layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
The second semiconductor layer is provided on the one main surface of the second region of the second semiconductor layer, is of the one conductivity type, has a higher impurity concentration than the second semiconductor layer, and is supplied with a first fixed potential. A semiconductor region of
A third semiconductor region that surrounds the second semiconductor region and is provided in the second semiconductor layer apart from the second semiconductor region, is of the opposite conductivity type, and is supplied with a second fixed potential When,
A fourth semiconductor region between the second semiconductor region and the third semiconductor region, the first conductivity type having a lower impurity concentration than the second semiconductor region;
A double well structure SOI radiation sensor.
前記アクティブ領域にトランジスタ素子を形成する工程と、
前記第2の半導体層の前記一主面に、前記一導電型とは反対の導電型である反対導電型の第1の半導体領域を形成する工程と、
前記アクティブ領域を用いて位置合わせを行って、前記第2の半導体層の前記一主面に、前記一導電型で前記第2の半導体層よりも高不純物濃度である第2の半導体領域を形成するための第1の不純物を導入する工程と、
前記アクティブ領域を用いて位置合わせを行って、前記第2の半導体層に、前記第2の半導体領域を囲うと共に、前記第2の半導体領域とは離間する、前記反対導電型である第3の半導体領域を形成する第2の不純物を導入する工程と、
を備える2重ウエル構造SOI放射線センサの製造方法。 A second semiconductor layer of one conductivity type, an insulating layer on one main surface of the second semiconductor layer, and an active region having a first semiconductor layer selectively provided on the insulating layer, Preparing a laminate comprising:
Forming a transistor element in the active region;
Forming a first semiconductor region having a conductivity type opposite to the one conductivity type on the one main surface of the second semiconductor layer;
Alignment is performed using the active region, and a second semiconductor region of the one conductivity type and having a higher impurity concentration than the second semiconductor layer is formed on the one main surface of the second semiconductor layer. Introducing a first impurity for performing,
Alignment is performed using the active region, and the second semiconductor layer surrounds the second semiconductor region and is spaced apart from the second semiconductor region. Introducing a second impurity for forming a semiconductor region;
A manufacturing method of a double well structure SOI radiation sensor comprising:
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