CN117597787A - 光接收元件、x射线成像元件和电子设备 - Google Patents

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唐仁原裕树
初井宇记
吉田慎一
中泽圭一
岩田晃
太田和伸
丸山卓哉
石渡宏明
荒井千広
安藤厚博
白方彻
安斋久浩
宫田里江
上马场龙
上坂祐介
武谷佑花里
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Abstract

根据本公开一实施例的第一光接收元件(1)包括：半导体基板(11)，包括光电转换区域；第一第一导电型区域(13A)，设置在半导体基板(11)的第一表面的界面(S1)处并连接到第一电极(16)；第二第一导电型区域(13B)，在第一表面(S1)的界面处设置在第一第一导电型区域(13A)的周围并连接到第二电极(17)；第三第一导电型区域(13C)，在第一表面(S1)的界面处设置在第二第一导电型区域(13B)的周围并处于电浮动状态；具有不同导电类型的第一第二导电型区域(21)，在第一表面(S1)的界面处设置在第一第一导电型区域(13A)和第二第一导电型区域(13B)之间；及第四第一导电型区域(22)，在第一表面(S1)的界面附近至少设置在第一第一导电型区域(13A)和第一第二导电型区域(21)之间并具有比第一第一导电型区域(13A)低的杂质浓度。

Description

光接收元件、X射线成像元件和电子设备
技术领域
本公开涉及适合于例如用于医疗应用或非破坏性检查的X射线摄影的光接收元件以及包括该光接收元件的X射线成像元件和电子设备。
背景技术
固态成像装置被用在各种应用中，这些应用包括诸如数字静态相机或摄像机等成像装置、诸如具有成像功能的移动终端装置等电子装置、或用于检测检测可见光之外的各种波长的电磁波传感器。固态成像装置的示例包括具有用于每个像素的放大元件的有源像素传感器(APS：Active Pixel Sensor)；CMOS(互补金属氧化物)图像传感器(CIS)已被广泛使用，其通过MOS(金属氧化物半导体)晶体管读取作为光电转换元件的光电二极管中累积的信号电荷。
作为需要高灵敏度测量的科学用传感器，使用了具有通过集成光电转换区域和浮动扩散区域(Floating Diffusion；FD)而形成的结构的光接收元件(PIN光电二极管)(例如，参见，专利文献1)。这种光接收元件易于以简单的结构制造。另外，可以向形成光电转换区域的pn结施加任何电位差。由此，容易增加光电转换区域的厚度。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开号H11-4012。
发明内容
顺便提及，用于X射线成像元件的光接收元件需要减少由X射线照射导致的总剂量效应的影响。
期望提供一种能够减少由X射线照射导致的总剂量效应的影响的光接收元件、X射线成像元件和电子设备。
根据本公开实施例的第一光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
根据本公开实施例的第二光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；导电膜，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；以及绝缘层，其设置在所述第一表面和所述导电膜之间，所述绝缘层包括氧化硅的单层膜或者包括层叠膜，在所述层叠膜中从所述第一表面起依次设置有厚度为30nm以上的氧化硅膜以及氮化硅膜。
根据本公开实施例的第三光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；第一绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，并且包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料；以及导电膜，其至少隔着所述第一绝缘层设置在所述半导体基板的所述第一表面侧。
根据本公开实施例的第四光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；以及绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧，并且在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间具有空隙。
根据本公开实施例的第五光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；多个第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处并在所述第二第一导电型区域的周围设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本上同心的矩形或基本上同心的圆形，并且处于电浮动状态；以及第二第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在彼此相邻的所述第三第一导电型区域之间。
根据本公开实施例的第六光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；导电膜，其设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近设置在所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域部分地在所述第二第一导电型区域上延伸，并且具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
根据本公开实施例的第七光接收元件包括：半导体基板，其包括光电转换区域；第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；导电膜，其设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，并且形成至比所述第二第一导电型区域更深的位置；以及第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间以及所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
根据本公开实施例的X射线成像元件包括根据本公开实施例的多个光接收元件，所述光接收元件基于X射线产生信号电荷。
根据本公开实施例的电子设备包括根据本公开实施例的X射线成像元件。
在根据本公开实施例的第一光接收元件、根据本公开实施例的X射线成像元件以及根据本公开实施例的电子设备中，具有不同导电类型的第一第二导电型区域设置在与第一电极连接的第一第一导电型区域和与第二电极连接的第二第一导电型区域之间，设置在包括光电转换区域的半导体基板的第一表面的界面附近，并且在第一第一导电型区域和第一第二导电型区域之间还设置有杂质浓度低于第一导电型区域的第四第一导电型区域。在根据本公开实施例的第二光接收元件中，在半导体基板的第一表面与设置在其上方的导电膜之间设置绝缘膜，该绝缘膜包括氧化硅的单层膜或者通过从第一表面侧起一起设置至少具有30nm以上厚度的氧化硅膜和氮化硅而形成的层叠膜。在根据本公开实施例的第三光接收元件中，导电膜隔着第一绝缘层设置在半导体基板的第一表面上，该导电膜包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料。在根据本公开实施例的第四光接收元件中，在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间具有空隙的绝缘层设置在半导体基板的第一表面侧。在根据本公开实施例的第五光接收元件中，处于电浮动状态的第三第一导电型区域基本上同心地且矩形地或者基本上同心地设置在第一第一导电型区域周期，并且第二第二导电型区域进一步在半导体基板的第一表面的界面处设置在彼此相邻的第三第一导电型区域之间。在根据本公开实施例的第六光接收元件中，第一第二导电型区域设置在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间，并且部分地在第二第一导电型区域上延伸并且杂质浓度低于第二第一导电型区域的第四第一导电型区域设置在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间。在根据本公开实施例的第七光接收元件中，提供了具有不同导电类型的第一第二导电型区域以及第四第一导电型区域，该第一第二导电型区域在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间形成至比第二第一导电型区域更深的位置，第四第一导电型区域在第一表面的界面处设置在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间以及第二第一导电型区域和第二第一导电型区域之间，并且具有比第二第一导电型区域低的杂质浓度。由此，能够抑制半导体基板的被X射线照射的第一表面的界面成为第二导电型类型。
附图说明
图1是根据本公开实施例的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图2是图1所示的光接收元件的半导体基板的前表面上的每个导电型区域的图案示例的示意平面图。
图3是电源与图1所示的光接收元件中的n型导电型区域的连接示例的示意图。
图4是电源与图1所示的光接收元件中的n型导电型区域的另一连接示例的示意图。
图5A是作为比较例在阳极周围设置n型导电型区域的情况下X射线照射之前或之后的模态的说明图。
图5B是作为比较例在阳极周围设置n型导电型区域的情况下X射线照射之前或之后的模态的说明图。
图6A是在图1所示的光接收元件的阳极与n型导电型区域之间设置LDA的情况下X射线照射之前或之后的模态的说明图。
图6B是在图1所示的光接收元件的阳极与n型导电型区域之间设置LDA的情况下X射线照射之前或之后的模态的说明图。
图7是根据本公开的变形例1的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图8是根据本公开的变形例2的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图9是根据本公开的变形例3的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图10是图9所示的光接收元件的主要部分的结构的示意截面图。
图11是图9所示的光接收元件的栅电极的布局示例的示意性平面图。
图12是图9所示的光接收元件的栅电极的另一布局示例的示意性平面图。
图13是根据本公开的变形例4的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图14是图13所示的光接收元件的主要部分的另一构造示例的示意截面图。
图15是根据本公开的变形例5的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图16A是图15所示的光接收元件的场板的构造示例的示意性平面图。
图16B是根据本公开的变形例5的光接收元件的另一构造示例的示意性平面图。
图17是图16B所示的光接收元件的场板的构造示例的示意性截面图。
图18是根据本公开的变形例6的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图19是根据本公开的变形例6的光接收元件的另一构造示例的示意性截面图。
图20是根据本公开的变形例6的光接收元件的另一构造示例的示意性截面图。
图21是根据本公开的变形例6的光接收元件的另一构造示例的示意性截面图。
图22是根据本公开的变形例6的光接收元件的另一构造示例的示意性截面图。
图23是根据本公开的变形例7的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图24是图23所示的光接收元件的布线布局示例的示意性平面图。
图25是示出取决于图23所示的光接收元件的位置的表面电位的图。
图26是根据本公开的变形例8的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图27是图26所示的光接收元件的布局示例的示意性平面图。
图28是根据本公开的变形例8的光接收元件的另一构造示例的示意性平面图。
图29是图28所示的光接收元件的另一布局示例的示意性平面图。
图30是图28所示的光接收元件的另一布局示例的示意性平面图。
图31是根据本公开的变形例9的光接收元件的构造示例的示意性平面图。
图32是根据本公开的变形例10的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图33是根据本公开的变形例10的光接收元件的另一构造示例的示意性截面图。
图34是根据本公开的变形例11的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图35是根据本公开的变形例12的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图36是图35所示的光接收元件的加宽部的布局示例的示意性平面图。
图37A是图35所示的光接收元件的加宽部的另一布局示例的示意性平面图。
图37B是图35所示的光接收元件的加宽部的另一布局示例的示意性平面图。
图38是根据本公开的变形例13的光接收元件的主要部分的构造示例的示意性截面图。
图39是根据本发明的变形例13的光接收元件的主要部分的另一构造示例的示意性截面图。
图40是根据本公开的变形例13的光接收元件的主要部分的另一构造示例的示意性截面图。
图41是根据本公开的变形例14的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图42是根据本公开的变形例15的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图43是根据本公开的变形例16的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图44是根据本公开的变形例17的光接收元件的构造示例的示意性截面图。
图45是示出X射线成像元件的构造的框图。
图46是示出图45所示的列选择部的详细构造示例的框图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本公开的实施例。以下说明仅是本公开的具体示例，并且本公开不应限于以下方面。此外，本公开不限于附图中示出的每个组件的布置、尺寸、尺寸比率等。应注意，按照以下顺序给出说明。
1.实施例(在阳极和漏极之间在半导体基板的前表面上设置n型导电型区域和LDA的光接收元件的示例)
1-1.光接收元件
1-2.光接收元件的制造方法
1-3.作用和效果
2.变形例
2-1.变形例1(半导体基板的前表面和布线层之间的绝缘层的示例)
2-2.变形例2(半导体基板的前表面上的绝缘层的示例)
2-3.变形例3(栅电极的布局的示例)
2-4.变形例4(在阳极和n型导电型区域之间设置空隙的示例)
2-5.变形例5(在保护环的上方设置场板的示例)
2-6.变形例6(在漏极和保护环之间以及在保护环之间设置n型导电型区域的示例)
2-7.变形例7(控制半导体基板的前表面和布线层之间的间隔的示例)
2-8.变形例8(在彼此相邻的像素之间的保护环之间设置n型或p型导电型区域的示例)
2-9.变形例9(对保护环施加电压的示例)
2-10.变形例10(在半导体基板的表面上在埋入层与p型导电型区域之间设置间隔的示例)
2-11.变形例11(去除阳极的加宽部与漏极的重叠的示例)
2-12.变形例12(部分地设置加宽部的示例)
2-13.变形例13(阳极和漏极之间的n型导电型区域和LDD的另一布局示例)
2-14.变形例14(阳极和漏极之间的多级n型导电型区域的杂质浓度的示例)
2-15.变形例15(在阳极和漏极之间埋入绝缘膜的示例)
2-16.变形例16(在阳极和漏极之间埋入栅电极的示例)
2-17.变形例17(将垂直传输晶体管的栅极埋入在阳极周围的示例)
3.应用示例
<1.实施例>
图1示意性地示出了根据本公开实施例的光接收元件(光接收元件1)的截面构造示例。光接收元件1例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN(正-本征-负)型光电二极管。例如，光接收元件1构成例如电磁波检测器或辐射成像元件(例如，X射线成像元件100；参见图45)中的一个像素(单位像素P)，以基于放射线(例如，α射线、β射线、γ射线和X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
(1-1.光接收元件的构造)
在光接收元件1中，例如，p型导电型区域(第一导电型区域)13部分地形成在n型半导体基板11的前表面S1(第一表面)的界面处，并且n型导电层(第二导电型层)12形成在前表面S1的相反侧的表面(后表面S2；第二表面)的界面处。p型导电型区域13包括多个区域；光接收元件1例如包括构成阳极13A的区域(第一第一导电型区域)、构成漏极13B的区域(第二第一导电型区域)以及构成保护环13C的区域(第三第一导电型区域)。在光接收元件1中，在半导体基板11内部还形成有作为埋入层14的n型导电型区域(第二导电型区域)。本实施例的光接收元件1在前表面S1的界面处还包括位于阳极13A与漏极13B之间的n型导电型区域(第一第二导电型区域)21以及至少位于阳极13A与n型导电型区域21之间并且具有比构成阳极13A的区域等的杂质浓度低的杂质浓度的作为轻掺杂阳极(LDA)22的p型导电型区域(第四第一导电型区域)。
注意，在本实施例中，说明了将通过光电转换产生的激子(电子/空穴对)中的空穴读取为信号电荷的情况。另外，在附图中，“p”和“n”的后缀“-(负)”表示p型或n型杂质具有低浓度，并且“+(正)”表示p型或n型杂质具有高浓度。p型和n型杂质的浓度之间的大小关系分别为p-<p<p+和n-<n<n+。
半导体基板11例如由n型半导体、p型半导体或i型半导体(本征半导体)构成，并且在其中包括作为光电转换区域的p-i-n结或pn结。具体地，在本实施例中，如上所述，使用n型半导体基板作为半导体基板11，并且多个p型导电型区域(第一导电型区域)13以及n型导电型区域(第二导电型区域)形成在前表面S1的界面处。半导体基板11在层叠方向(Y轴方向)上的膜厚(以下简称为“厚度”)例如为10μm以上且700μm以下。
例如，使用硅基板作为半导体基板11，但这不是限制性的。作为半导体基板11，例如可以使用包含锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、砷化铟镓(InGaAs)、硒化锌(ZnSe)、氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)等的基板。
p型导电型区域13是例如包含1e18cm-3至1e21cm-3浓度的p型杂质的区域(p型杂质区域)，并且多个p型导电型区域13形成在半导体基板11的前表面S1的界面处。具体地，p型导电型区域13包括三个区域：构成阳极13A的区域、构成漏极13B的区域以及构成保护环13C的区域。这些区域彼此间隔开，并且漏极13B形成为围绕阳极13A的环形。保护环13C形成为围绕漏极13B的环形。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，p型导电型区域13以从半导体基板11的前表面S1的界面起的例如3μm以下的厚度形成。
例如，阳极13A接收施加电压，以读取通过光电转换产生的载流子之中的作为信号电荷的空穴(h+)；阳极13A例如连接到电极16(第一电极)。例如，阳极13A单独地形成在单位像素P的大致中央处。阳极13A的平面形状没有特别限制，并且可以是圆形形状(例如参见图2)或多边形形状。例如，阳极13A部分地以超过稍后说明的埋入层14的底面的方式朝向后表面S2侧突出。例如，取决于单位像素P的尺寸，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，阳极13A的尺寸例如为0.1μm以上且10μm以下。
例如，漏极13B接收施加电压，以排出例如在X射线照射时在前表面S1的界面处产生的暗电流；漏极13B例如连接到电极17(第二电极)。漏极13B形成为围绕阳极13A的环形，并且在对半导体基板11进行X射线照射时在前表面S1的界面处产生的暗电流不断地从漏极13B排出。由此，可以防止暗电流流入阳极13A。漏极13B的平面形状没有特别限制，并且可以是环形或多边形(例如参见图2)。
保护环13C被设置为用于产生水平电场，该水平电场缓解了漏极13B上的电场集中，并同时辅助信号电荷(空穴)在水平方向(例如，X-Y平面方向)上的传输。保护环13C形成为围绕漏极13B的环形，并环绕阳极13A和漏极13B。不同于阳极13A和漏极13B，保护环13C处于电浮动状态。例如，多个保护环13C在半导体基板11的前表面S1的界面处设置成以阳极13A为中心的大致同心的圆形或大致同心的多边形。具体地，如图1和图2所示，保护环13C例如包括三个p型导电型区域，并且三重地(保护环13C1、13C2和13C3)形成在漏极13B周围。以此方式，通过设置多个保护环13C，能够在较宽的区域中产生水平电场的同时将集中的电场分散到多个位置。另外，在保护环13C1、13C2或13C3的两侧还可以形成杂质浓度低于p型导电型区域13的p型导电型区域(第五第一导电型区域)，例如，其浓度约为1e16cm-3至1e19cm-3。
在漏极13B和保护环13C形成为具有多边形形状(例如，矩形形状)的情况下，如图2所示，角部优选地形成为具有弯曲形状。由此，角部处的电场集中得到缓解。另外，虽然图2例示了漏极13B和保护环13C连续地设置在阳极13A的周围，但这不是限制性的。例如，它们的一部分可以被切割，或者它们可以断续地形成。
构成漏极13B和保护环13C的环的线宽例如为0.100μm以上且10μm以下。漏极13B与保护环13C之间的间隔例如为0.100μm以上且10μm以下。应注意，漏极13B和保护环13C的线宽不一定是恒定的。
另外，如图1和图2所示，在设置多个保护环13C的情况下，优选的是，它们之间的间隔在所有形成区域中是一致的。因此，例如，如同在稍后说明的变形例1的光接收元件1A中，即使在半导体基板11的前表面S1的上方(例如在绝缘层15中)设置跨过多个保护环13C的布线层23(例如参见图24)的情况下，仍减小了由于X射线照射而在半导体基板11的位于形成有布线层23的区域与未形成布线层23的区域之间的前表面S1处产生的电位差(具体地，半导体基板11的前表面S1(n型扩散区域)与p型导电型区域之间的电场差)。
n型导电层12例如是包含1e18cm-3至1e21cm-3浓度的n型杂质的区域(n型杂质区域)，并且形成在半导体基板11的后表面S2的界面处。例如，电源VDD(参见图3)连接到n型导电层12。在例如通过阳极13A读取通过光电转换产生的载流子之中的作为信号电荷的空穴的情况下，通过n型导电层12排出电子(e-)。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，n型导电层12例如以从半导体基板11的后表面S2的界面起的例如1μm的厚度形成。
图3和图4分别示出了将电源连接到n型导电层12的方法的示例。图3示出了如下示例：在n型导电层12上形成透明电极18并且电源VDD连接到透明电极18以从半导体基板11的后表面S2侧施加电压。图4示出了如下示例：在以矩阵的形式布置有多个单位像素P的像素区域110A周围的外围区域110B中，例如中性区域11N形成在位于半导体基板11中的耗尽区域11D的外侧，以用于经由设置在半导体基板11的前表面S1的界面处的n型导电型区域19施加电压。应注意，在此情况下，如图4所示，优选的是，在外围区域110B中，在半导体基板11的前表面S1的界面处形成多个高压保护环13D，这些高压保护环位于像素区域110A中的单位像素P与n型导电型区域19之间。在所述多个高压保护环13D之中，最靠近像素区域110A布置的高压保护环优选地连接到地GND。
埋入层14被设置为用于防止通过光电转换在半导体基板11中产生的载流子之中的空穴(信号电荷)被传输到漏极13B或保护环13C。埋入层14是n型导电型区域，其含有浓度比n型半导体基板11高的n型杂质(其浓度例如为1e14cm-3至1e17cm-3)，并且埋入半导体基板11内部，具体地，埋入p型导电型区域13附近。更具体地，埋入层14设置在与p型导电型区域13的漏极13B和保护环13C相对应的区域中，并且在面对阳极13A的区域中具有开口。由此，允许从阳极13A有效地读取在半导体基板11中产生的信号电荷。应注意，埋入层14形成为不与漏极13B和保护环13C直接接触。尽管埋入层14的厚度随着在半导体基板11的前表面S1与后表面S2之间施加的反向偏置电压的大小而不同，但该厚度例如为0.100μm以上且10μm以下。
绝缘层15形成在半导体基板11的前表面S1上。绝缘层15是使用无机绝缘材料形成的。无机绝缘材料的示例包括氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氧化铝(Al2O3)和氧化铪(HfO2)。绝缘层15形成为包含这些材料中的至少一者。
n型导电型区域21是包含n型杂质的区域，并且如上所述地在半导体基板11的前表面S1的界面处设置在阳极13A与漏极13B之间。n型导电型区域21的杂质浓度例如约为1e16cm-3至1e19cm-3的浓度。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，n型导电型区域21例如以从半导体基板11的前表面S1的界面起的例如0.1μm以上且3μm以下的厚度形成。
例如，如图1和图2所示，LDA 22是包括p型杂质的区域(p型杂质区域)，并且在半导体基板11的前表面S1的界面处设置在阳极13A与n型导电型区域21之间以及漏极13B与n型导电型区域21之间。LDA 22的杂质浓度低于形成阳极13A、漏极13B和保护环13C的p型导电型区域13的杂质浓度，并且例如是通过由于X射线照射而在绝缘层15的与半导体基板11的前表面S1的界面处产生的固定电荷(空穴)实现耗尽的浓度。具体地，例如，取决于X射线照射量，峰值浓度是1e17cm-3至1e19cm-3cm的低浓度。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，LDA 22以从半导体基板11的前表面S1的界面起的例如0.1μm以上且3μm以下的厚度形成。
尽管未示出，但例如在绝缘层15上布置形成有上述电极16和17、逻辑电路等的基板。
图5A和图5B示意性地示出了在阳极13A周围仅设置n型导电型区域21的情况下在X射线照射之前(图5A)和在X射线照射之后(图5B)半导体基板11的前表面S1的界面的模态。如上所述，X射线照射导致在绝缘层15的与半导体基板11的前表面S1的界面处产生固定电荷(空穴)。半导体基板11的前表面S1的界面被正固定电荷感应而变成n型。由此导致耗尽层的宽度W减小并且pn结变得陡峭。此时，电容量增加至例如1.5倍以上，部分原因在于pn结的面积较大。
图6A和图6B示意性地示出了在阳极13A和n型导电型区域21之间设置LDA 22的情况下在X射线照射之前(图6A)和在X射线照射之后(图6B)半导体基板11的前表面S1的界面的模态。如同在本实施例中在阳极13A和n型导电型区域21之间设置LDA 22的情况下，pn结的面积减小，并且LDA 22由于X射线照射变为n型而被耗尽，从而抑制耗尽层的宽度W的减小。因此，能够抑制X射线照射前后的电容量的波动(增加)。
(1-2.光接收元件的制造方法)
例如可以如下制造光接收元件1。首先，使用离子注入技术在半导体基板11的后表面S2上形成n型导电层12。随后，在半导体基板11的前表面S1的预定区域上形成掩模，并然后使用离子注入技术掺杂n型杂质(例如，磷(P))以形成n型导电层(埋入层14)。接下来，在半导体基板11的前表面S1的预定区域上形成掩模，并然后使用离子注入技术掺杂p型杂质(例如，硼(B))以形成p型导电型区域13(阳极13A、漏极13B和保护环13C)。同样地，随后在半导体基板11的前表面S1的预定区域上形成掩模，并然后使用离子注入技术掺杂n型杂质(例如，磷(P))或p型杂质(例如，硼(B))以依次形成n型导电区21和LDA 22。接下来，例如使用CVD(化学气相沉积)方法在半导体基板11的前表面S1上将绝缘层15形成为膜。由此，完成了图1所示的光接收元件1。
(1-3.作用和效果)
在本实施例的光接收元件1中，在设置在半导体基板11的前表面S1的界面处的阳极13A和漏极13B之间设置n型导电型区域21，并且在阳极13A和n型导电型区域21之间设置LDA 22。由此，防止了由于半导体基板11的前表面S1的界面在X射线照射后变为n型而导致的电容量增加。下面对此进行说明。
如上所述，固态成像装置被用在各种应用中，这些应用例如包括诸如数字静态相机或摄像机等成像装置、诸如具有成像功能的移动终端装置等电子装置、或者检测可见光之外的各种波长的电磁波传感器。在这些固态成像装置中，已经广泛使用经由MOS晶体管读取在作为光电转换元件的光电二极管中累积的信号电荷的CMOS图像传感器。
CMOS图像传感器的单位像素包括半导体基板中的光电二极管(PD)和浮动扩散区域(FD)，该光电二极管包括空穴累积二极管(HAD:Hole Accumulated Diode)结构，该浮动扩散区域设置在横跨光电二极管的位置，并且在浮动扩散区域和光电二极管之间设置有传输栅极。除此之外，单位像素还例如包括复位晶体管、选择晶体管和放大器晶体管。
另外，CMOS图像传感器的单位像素的另一形式的示例包括在半导体基板中集成有光电转换区域和FD但不包括HAD结构。该结构除了简单且易于制造之外，还能够向形成光电转换区域的pn结添加任意电位差。因此，容易增加光电转换区域的厚度，因此利用其优点，该结构经常被用于需要高灵敏度测量的科学用途的传感器中。
顺便提及，在辐射成像元件和电磁波检测器中，需要减少由于X射线照射而导致的总剂量效应(total dose effect)的影响。总剂量效应是指材料由于所有入射放射线的累积而发生降解的现象；当大量的放射线(例如，X射线)入射到半导体元件上时，电离作用在氧化膜中产生电子-空穴对。虽然取决于氧化物膜中的电场，但例如电子-空穴对之中的空穴充当固定电荷，并且电子破坏半导体基板11的前表面S1的界面处的Si-H键，从而增加了界面态。由此，半导体元件的各种特性劣化。
与此相比，在本实施例中，n型导电型区域21在半导体基板11的前表面S1上设置在阳极13A和漏极13B之间，并且包括p型导电型区域的LDA 22设置在阳极13A和n型导电型区域21之间。由此，减少由于X射线照射而在绝缘层15的与半导体基板11的前表面S1的界面处产生的固定电荷(空穴)导致半导体基板11的前表面S1的界面变成n型而带来的影响。
如上所述，在本实施例的光接收元件1中，可以减小由X射线照射引起的总剂量效应的影响。
另外，在本实施例的光接收元件1中，LDA 22的杂质浓度引起由于X射线照射而使半导体基板11的前表面S1的界面变成n型而导致的耗尽。由此，与不设置LDA 22的情况相比，减小了与n型导电型区域21的pn结的面积，并且抑制了耗尽层的宽度的减小(例如参见图5B)。因此，可以抑制X射线照射之前或之后的电容量波动(增加)，从而抑制转换效率的降低。
接下来，给出本公开的变形例1至17和应用示例的说明。在下文中，与前述实施例的部件类似的部件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。
<2.变形例>
(2-1.变形例1)
图7示意性地示出了根据本公开的变形例1的光接收元件(光接收元件1A)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1A例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。例如，光接收元件1A构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
例如，如图24所示，在绝缘层15中设置与漏极13B电连接并且跨过多个保护环13C的布线层23的情况下，位于半导体基板11的前表面S1与布线层23之间的绝缘层15优选为包括包含氧化硅的单层膜。替代地，在使用氮化硅作为绝缘层15的组成材料的情况下，优选在与半导体基板11的前表面S1相距30nm以上的位置处形成氮化硅膜。换句话说，在绝缘层15为氧化硅膜和氮化硅膜的层叠膜的情况下，优选地依次层叠具有从半导体基板11的前表面S1起的30nm以上的厚度的氧化硅膜以及氮化硅膜。
在典型CMOS技术中，在硅基板附近设置诸如氮化硅膜等在干式蚀刻中具有与氧化硅膜的选择比的膜作为CS层间膜，并且将其用作CS蚀刻中的蚀刻停止膜。然而，氮化硅膜比氧化硅膜包含更多的固定电荷，因此，布置在杂质浓度低的硅基板的前表面附近的氮化硅膜有时会影响硅基板中的载流子浓度。另外，可能出现这样的缺陷：在形成氮化硅膜时，硅基板的前表面可能被材料气体氮化以增加界面态，从而增加暗电流。
与此相比，在本变形例中，半导体基板11的前表面Sl与形成在其上方的布线层23之间的绝缘层15被设置为包含氧化硅的单层膜或者包括通过依次层叠具有从半导体基板11的前表面S1起的30nm以上的厚度的氧化膜以及氮化硅膜而形成的层叠膜。由此，减少了X射线照射时半导体基板11的前表面S1的界面态的产生。因此，除了前述实施例的效果之外，还可以减少生成-复合电流(generation-recombination current)，从而可以减少暗电流的产生。
另外，在氮化硅膜设置在半导体基板11附近的情况下，例如，通过X射线的总剂量效应在绝缘层15中电离的电子-空穴对中的一者的电荷取决于绝缘层15中的电场；例如，在氮化硅膜中蓄积空穴，从而使半导体基板11的前表面成为n型。然而，在本变形例中，能够进一步降低其影响。
此外，在如前述实施例和本变形例中的耗尽硅基板(半导体基板11)的直接转换型光接收元件1(1A)中，包含在半导体基板11中的杂质的浓度是非常低的浓度。因此，在氮化硅膜中包含的固定电荷量因制造工艺的偏差等而出现偏差的情况下，该偏差容易使半导体基板11的前表面S1的导电性发生波动。半导体基板11的前表面S1的导电性的波动引起像素特性的偏差。与此相对，在本变形例中，通过至少在半导体基板11的前表面S1附近设置氧化硅膜，能够抑制半导体基板11的前表面S1的导电性的波动。因此，除了上述实施例的效果之外，还可以减少像素特性的偏差。
应注意，形成在本变形例的光接收元件1A的半导体基板11的前表面S1上方的布线结构可以例如如下形成。首先，例如使用CVD方法在半导体基板11的前表面S1上将包含氧化硅的绝缘层15形成为膜。随后，使用光刻方法在绝缘层15上图案化抗蚀剂，并然后通过干式蚀刻形成到达阳极13A和漏极13B的开口。此时，使用在氧化硅(绝缘层15)和硅(半导体基板11)之间取得蚀刻速率差的蚀刻条件，以停止在半导体基板11的前表面上的蚀刻。接下来，例如，使用CVD方法除去抗蚀剂，以在绝缘层15上以及开口中形成钨膜。此后，使用干式蚀刻或CMP(化学机械抛光)方法去除绝缘层15上的钨膜，并然后适当地形成布线层23。由此，完成了图7所示的光接收元件1A。
(2-2.变形例2)
图8示意性地示出了根据本公开的变形例2的光接收元件(光接收元件1B)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1B例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。例如，光接收元件1B构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1B中，栅电极24设置在绝缘层15中并位于阳极13A与漏极13B之间，并且半导体基板11与栅电极24之间的绝缘层(栅极绝缘层25)使用高介电材料形成。
如上所述，栅电极24被设置为例如用于向半导体基板11的位于阳极13A与漏极13B之间的前表面Sl的界面施加电场。具体地，栅电极24沿着使在半导体基板11的前表面S1的界面附近产生的空穴远离半导体基板11的界面的方向施加电场。更具体地，将相对于半导体基板11的电位的负(-)电压施加到栅电极24，从而将例如0.5MV/cm以上的电场施加到半导体基板11的前表面S1的界面。另外，栅电极24例如被设置为用于减小设置在半导体基板11上的位于阳极13A与漏极13B之间的绝缘层15的体积。由此，减少了由于X射线照射而在绝缘层15与半导体基板11的前表面S1的界面附近产生的正固定电荷的增加以及半导体基板11的前表面S1的界面状态的增加。
例如，栅电极24隔着栅极绝缘膜15A以在平面图中环绕阳极13A的方式设置在阳极13A与漏极13B之间。栅电极24可以使用例如多晶硅(poly-Si)形成。构成栅电极24的多晶硅可以是不包含杂质的本征半导体或者包含n型或p型杂质的杂质半导体。除了上述那些半导体之外，构成栅电极24的多晶硅例如可以包括具有不同杂质浓度的多个半导体区域。
使用相对介电常数高于构成绝缘层15的氧化硅的相对介电常数的高介电材料(高k)在半导体基板11的前表面S1上形成栅极绝缘层25。作为构成栅极绝缘层25的高介电材料，优选采用如下材料，该材料形成与半导体基板11和绝缘层15之间的接合界面相比具有较小能带偏移的接合面，且与半导体基板11的界面态较少。其具体示例包括氧化钽(Ta2O5)、氧化铪、氧化铝和氧化钇(Y2O3)。
以此方式，在本变形例中，栅电极24在半导体基板11的前表面S1的界面处隔着栅极绝缘层25设置在位于半导体基板11的前表面S1的界面处的阳极13A与漏极13B之间。由此，可以减少在X射线照射时在半导体基板11的前表面S1的界面处产生的正固定电荷的增加，并且减少阳极13A的电容量以及半导体基板11的前表面S1的界面处的电场的波动。除此之外，抑制了半导体基板11的前表面S1上的界面态的产生。因此可以减少暗电流的产生。
此外，在本变形例中，栅绝缘层25使用高介电材料形成，因此从绝缘层15到半导体基板11的带隙逐步变窄，从而降低了绝缘层15和半导体基板11之间的界面态密度。因此可以进一步减少暗电流的产生。
(2-3.变形例3)
图9示意性地示出了根据本公开的变形例3的光接收元件(光接收元件1C)的截面构造示例。图10是图9所示的光接收元件1C的主要部分的截面构造的放大图。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1C例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1C构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如，α射线、β射线、γ射线和X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
变形例2例示了在半导体基板11上选择性地设置在阳极13A和漏极13B之间的栅电极24。然而，如图11所示，例如，栅电极24还可以形成在漏极13B上、漏极13B与保护环13C1之间以及保护环13C1上。由此，允许在栅电极24之间在具有高电场的漏极13B的端部处以及保护环13C1的端部处形成窄的间隙。此外，在这种情况下，可以针对各个栅电极24图案化栅绝缘层25，并且可以在栅绝缘层25和栅电极24的各个层叠膜之间设置空隙G。
可以使用例如光刻方法和反应离子蚀刻(RIE)来加工栅电极24。另外，可以使用例如湿式蚀刻来加工栅极绝缘层25。例如，栅极绝缘层25和栅电极24的各个层叠膜之间的空隙G可以通过设定适当的覆盖条件并使用光刻方法和CVD方法将绝缘层15形成为膜来形成。
应注意，例如，如图12所示，设置在漏极13B上、漏极13B与保护环13C1之间以及保护环13C1上的栅电极24可以断续地设置。
以此方式，在本变形例中，在漏极13B上、漏极13B与保护环13C1之间以及保护环13C1上形成栅电极24，并且针对各个栅电极24图案化栅极绝缘层25，其中在栅极绝缘层25与栅电极24的各个层叠膜之间设置空隙G。以与上述变形例2相同的方式，能够抑制在X射线照射时在半导体基板11的前表面S1的界面处产生的正固定电荷的增加，并且减小了阳极13A的电容量以及半导体基板11的前表面S1的界面处的电场的波动。除此之外，抑制了半导体基板11的前表面S1上的界面态的产生。因此可以减少暗电流的产生。
(2-4.变形例4)
图13示意性地示出了根据本公开的变形例4的光接收元件(光接收元件1D)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1D例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1D构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1D中，在半导体基板11的前表面S1上形成由绝缘层15封闭的空隙G，以覆盖阳极13A周围的pn结区域。
具体地，空隙G形成在用于将阳极13A和电极16彼此电连接的通孔互连部V的周围；更具体地，空隙G形成在作为强电场产生区域的阳极13A上以及阳极13A和设置在其周围的n型导电型区域21之间的半导体基板11上。
另外，例如，如图14所示，半导体基板11的前表面S1可以被雕刻以形成凹槽11X，阳极13A可以形成在凹槽11X的底部处，并且空隙G可以形成在凹槽11X中。由此，可以比在如图13所示的半导体基板11的平坦的前表面S1上形成空隙G更容易形成空隙G。
以此方式，在本变形例中，由绝缘层15封闭的空隙G被设置为覆盖阳极13A周围的pn结区域。由此，消除了在半导体基板11的前表面S1的界面处在阳极13A及其周边上的固定电荷的产生，因此可以防止阳极周围的半导体基板11的前表面S1的界面由于X射线照射而变为n型，并因此抑制了耗尽层的宽度的减小。由此，消除了电容量的波动，从而可以防止转换效率的降低。另外，阳极13A的电容量减小，从而能够高速操作。
(2-5.变形例5)
图15示意性地示出了根据本公开的变形例5的光接收元件(光接收元件1E)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1E例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1E构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1E中，处于电浮动状态的场板26设置在保护环13C的上方。
例如，如图16A所示，场板26例如以比保护环13C3大的宽度设置在保护环13C的上方，例如设置在最外周上的保护环13C3的角部的上方，以覆盖保护环13C3。场板26可以使用导电金属材料或多晶硅形成。场板26例如通过通孔互连部V电连接到保护环13C3，并且如上所述处于电浮动状态。场板26和保护环13C3例如形成欧姆结。
在照射X射线时，不仅在阳极13A周围产生高电场，而且在例如保护环13C1、13C2和13C3之间的半导体基板11的界面处产生高电场，从而产生陡峭电位。具体地，在最外周上的保护环13C3的角部处彼此相邻的单位像素之间存在较远距离的情况下，产生比线性部分的电场更强的电场，从而导致容易发生耐压性劣化。
与此相比，在本变形例中，覆盖保护环13C3的场板26设置在保护环13C的上方，具体地，设置在容易出现强电场的最外周上的保护环13C3的角部的上方。由此，缓解了角部处的电场集中，从而减少了由于X射线照射而导致的电位增加。
应注意，场板26可以连续地形成为不仅覆盖保护环13C3的角部而且覆盖整个保护环13C3。此外，如图16B所示，场板26不仅可以针对保护环13C3形成，而且可以针对构成保护环13C的所有保护环13C1、13C2和13C3中的每一者形成。此时，由于布局的限制，场板26难以从每个保护环13C1、13C2和13C3的两侧外伸。因此，如图17所示，场板26可以仅从每个保护环13C1、13C2和13C3的一侧(例如，单位像素P的内侧(阳极13A侧))外伸。由此，能够抑制由于整个保护环13C1、13C2、13C3上的X射线照射而导致的电位增加。
(2-6.变形例6)
图18示意性地示出了根据本公开的变形例6的光接收元件(光接收元件1F)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1F例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1F构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1F中，在漏极13B与保护环13C1之间以及在彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的半导体基板11的前表面S1的界面附近还设置有n型导电型区域27。
n型导电型区域27是含有n型杂质的区域，并且对应于本公开的“第二第二导电型区域”的具体示例。如上所述，n型导电型区域27设置在漏极13B与保护环13C1之间的以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的半导体基板11的前表面S1的界面附近。n型导电型区域27的杂质浓度高于构成埋入层14的n型导电型区域的杂质浓度，并且例如约为1e16cm-3至1e19cm-3的高浓度。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，n型导电型区域27以从半导体基板11的前表面S1的界面起的例如0.1μm以上且3μm以下的厚度形成。
以此方式，在本变形例中，n型导电型区域27设置在漏极13B与保护环13C1之间的以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的半导体基板11的前表面S1的界面附近。由此，减少了在X射线照射之前或之后漏极13B与保护环13C1之间以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的电流路径的变化。因此，抑制了X射线照射后的各保护环13C1、13C2、13C3的电位的增加，因此能够抑制因电场集中而导致的漏电流的增加以及由于水平转移电场减弱而导致电荷传输失败。
另外，例如，如图19所示，设置在半导体基板11的前表面S1的界面附近并位于漏极13B与保护环13C1之间以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的n型导电型区域27可以被设置为在阳极13A侧的相反侧与保护环13C1、13C2和13C3接触。由此，n型导电型区域27与保护环13C1、13C2和13C3中的每一者之间相距更远，因而缓和电场，从而可以获得减少泄漏电流产生的效果。另外，例如，如图20所示，也可以在漏极13B的保护环13C1侧的侧表面上以及保护环13C1、13C2、13C3的与n型导电型区域27接触的各个侧的相反侧的侧表面上设置对应于本公开的“第六第一导电型区域”的具体示例的p型导电型区域28。p型导电型区域28的杂质浓度例如约为1e16cm-3至1e19cm-3，其低于形成保护环13C1、13C2和13C3的p型半导体区域的杂质浓度。由此，缓和了漏极13B与保护环13C1之间以及彼此相邻的保护环13C1、13C2、13C3之间的半导体基板11的前表面S1的电场，因此能够进一步减小在半导体基板11的前表面S1的电位因X射线照射而上升时电场的增加。此外，设置在漏极13B与保护环13C1之间以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的n型导电型区域27的宽度(W1、W2和W3)可以不一定是一致的。例如，如图21所示，n型导电型区域27可以朝着单位像素P的外侧逐渐变大(W1＜W2＜W3)。由此，位于外侧的保护环13C具有增加的电位，从而使得可以获得促进信号电荷横向传输的效果。另外，设置在漏极13B与保护环13C1之间以及彼此相邻的保护环13C1、13C2和13C3之间的n型导电型区域27的杂质浓度不一定是一致的。例如，如图22所示，n型导电型区域27可以朝着单位像素P的外侧逐渐增加。以与上述相同的方式，由此使位于外侧的保护环13C具有增加的电位，从而可以获得促进信号电荷在横向传输的效果。
(2-7.变形例7)
图23示意性地示出了根据本公开的变形例7的光接收元件(光接收元件1G)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1G例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1G构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1G中，例如，如图24所示，例如在单位像素P上方设置跨过漏极13B和多个保护环13C的布线的情况下，该布线设置在布线层M1、M2和M3之中的布线层M2或后续层中，其中布线层M1、M2和M3以多个层形成在设置于半导体基板11的前表面S1上的绝缘层15中。
如上所述，当照射X射线时，半导体基板11的前表面S1的电位例如如图25所示的直接w/oM1那样上升。同时，在跨过保护环13C1、13C2、13C3的布线(例如，用于漏极13B、GND端子等的低压施加布线)形成在半导体基板11的前表面S1上方的情况下，位于布线下方的保护环13C1、13C2、13C3之间的半导体基板11的前表面S1的电位例如如同图25所示的直接wM1那样受到抑制。
与此相比，在本变形例中，跨过漏极13B和多个保护环13C的布线设置在以多个层形成在绝缘层15中的多个布线层Ml、M2和M3之中的布线层M2或后续层中。例如，该布线层与半导体基板11的前表面S1间隔至少500nm以上。由此，抑制了由于X射线照射而引起的上方形成有布线的保护环13C1、13C2和13C3之间的半导体基板11的前表面S1的电位调制。由此，可以减小由于布线的存在或不存在而导致的X射线照射之后的半导体基板11的前表面S1的电场差，并且因此抑制耐压性劣化。
(2-8.变形例8)
图26示意性地示出了根据本公开的变形例8的光接收元件(光接收元件1H)的截面构造示例。图27示意性地示出了图26所示的光接收元件1H的平面构造，并且图26示出了沿着图27所示的线I-I截取的截面。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1H例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。例如，光接收元件1H构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以基于放射线(例如，α射线、β射线、γ射线和X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1H中，n型导电型区域29设置在彼此相邻的单位像素P之间的半导体基板11的前表面S1的界面附近。
n型导电型区域29是包含n型杂质的区域，并且对应于本公开的“第四第二导电型区域”的具体示例。n型导电型区域29被设置为使彼此相邻的单位像素P之间的边界处的电位高于单位像素P的内部的电位，并并且被设置在半导体基板11的前表面S1的界面附近并环绕单位像素P。换句话说，如图27所示，例如，n型导电型区域29例如以网格图案设置在像素区域110A，在像素区域110中，单位像素P布置成矩阵。n型导电型区域29的杂质浓度高于构成埋入层14的n型导电型区域的杂质浓度，并且为1e16cm-3至1e19 cm-3的高浓度。至于厚度，例如，取决于单位像素P的构造，在单位像素P的节距为10μm以上且100μm以下的情况下，n型导电型区域29浅于埋入层14，并且以例如从半导体基板11的前表面S1的界面起的0.1μm以上且3μm以下的厚度形成。
如上所述，设置保护环13C以减缓漏极13B上的电场集中，同时产生用于辅助信号电荷在水平方向上的传输的水平电场。然而，在彼此相邻的单位像素P之间的边界处，难以形成足以高速传输信号电荷的电位梯度。另外，在彼此相邻的单位像素P之间的X射线照射存在较大差异的情况下，保护环13C的电位有时可能在彼此相邻的单位像素P中不同。此时，例如，在位于与具有增加电位的单位像素P1相邻的单位像素P2的最外周上的保护环13C(例如，保护环13C3)的电位与具有增加电位的单元像素P1的保护环13C的电位之间出现差异。因此，在彼此相邻的单位像素P1和单位像素P2的保护环13C3之间出现电位差。由此，增加了电荷被传输到单位像素P1的百分比，从而阻碍在彼此相邻的单位像素P1和单位像素P2之间产生的电荷被正确地传输。
与此相比，在本变形例中，n型导电型区域29设置在半导体基板11的前表面Sl的界面附近并位于彼此相邻的单位像素P之间，以允许彼此相邻的单位像素P之间的边界处的电位具有比单位像素P的内部电位更高的电位。由此，防止信号电荷流入彼此相邻的单位像素中并且能够高速传输信号电荷。另外，信号电荷的传输时间的减少能够提高帧速率。
另外，本变形例例示了设置在彼此相邻的单位像素P之间的n型杂质区域(n型导电型区域29)；然而，如图28所示，例如，p型杂质区域(p型导电型区域13X)可以设置在彼此相邻的单位像素P之间的边界处，以连接位于它们最外周上的各个保护环13C(例如，保护环13C3)。
p型导电型区域13X是含有p型杂质的区域，并且对应于本发明的“第七第一导电型区域”的具体示例。例如，p型导电型区域13X的杂质浓度例如等于形成保护环13C等的p型导电型区域13的杂质浓度。至于厚度，p型导电型区域13X以与保护环13C的厚度相同的厚度形成。
以此方式，通过在彼此相邻的单位像素P之间的边界处设置p型导电型区域13X以连接位于它们最外周上的保护环13C1，可以使彼此相邻的单位像素之间的电位一致。因此，消除了彼此相邻的单位像素P之间的电位下降，从而可以抑制电荷的损失。另外，像素之间的电荷分布特性在彼此相邻的单位像素P之间一致，从而可以减少为了例如在X射线成像元件100中校正电荷分布特性所需的软件处理或系统。
应注意，图28例示了彼此相邻的单位像素P的最外周上的保护环13C3之间的在每个方向上的一个位置处的连接；然而，如图29所示，例如，保护环13C3可以在每个方向上的两个位置处连接。替代地，例如，如图30所示，最外周上的保护环13C3可以形成为跨越半导体基板11的前表面S1的整个界面，作为彼此相邻的单位像素P的公共区域。
(2-9.变形例9)
图31示意性地示出了根据本公开的变形例9的光接收元件(光接收元件1I)的平面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1I例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1I构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1I中，例如，设置在彼此相邻的单位像素P中的保护环13C1、保护环13C2和保护环13C3经由分别形成在绝缘层15中的布线31A、布线31B和布线31C彼此电连接。
以此方式，在本变形例中，设置在彼此相邻的各个单位像素P中的保护环13C1、保护环13C2和保护环13C3彼此电连接。因此，即使在单位像素P的一部分的保护环13C的电位由于X射线的局部照射而增加的情况下，该电位增加也被布置在像素区域110A中的多个单位像素P平均，从而可以减少耐压性劣化。
另外，例如，通过布线31A、布线31B和布线31C彼此连接的保护环13C1、保护环13C2和保护环13C3可以分别连接到电源32A、电源32B和电源32C。由此，能够防止由于X射线照射而使保护环13C1、保护环13C2和保护环13C3中的每一者的电位增加，并能够进一步减少耐压性劣化。
应注意，当向保护环13C1、保护环13C2和保护环13C3施加电压时，在考虑到功耗和像素特性之间的折衷关系的情况下设置这些电压。作为示例，分别向保护环13C1、保护环13C2、保护环13C3施加例如10V、20V、30V的电压或者20V、40V、60V的电压，以允许电压从单位像素P的内周向其外周增加。由此，允许在半导体基板11的前表面S1上形成期望的阶跃电位，从而能够高速传输信号电荷。
(2-10.变形例10)
图32示意性地示出了根据本公开的变形例10的光接收元件(光接收元件1J)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1J例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1J构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
在本变形例的光接收元件1J中，阳极13A的沿半导体基板11的面内方向(X-Z平面方向)延伸的外伸部13Ax设置在漏极13B和埋入层14之间。如图33所示，阳极13A的外伸部13Ax可以设置成比埋入层14更靠近半导体基板11的后表面S2侧。例如，外伸部13Ax具有约1e16cm-3至1e19cm-3的浓度，即等于形成阳极13A的p型导电型区域的杂质浓度。外伸部13Ax对应于本发明的“电中性扩散区域”。因此，可以防止信号电荷损失到漏极13B。
(2-11.变形例11)
图34示意性地示出了根据本公开的变形例11的光接收元件(光接收元件1K)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1K例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1K构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
上述变形例10例示了在从半导体基板11的前表面S1向其后表面S2延伸的阳极13A的端部处将在半导体基板11的平面方向上外伸的外伸部13Ax设置成比埋入层14更靠近半导体基板11的后表面S2侧的情况。然而，在以此方式设置外伸部13Ax的情况下，优选的是，在阳极13A和漏极13B之间具有不会导致外伸部13Ax与漏极13B例如在平面图中彼此重叠的间隔。由此，可以防止电荷从外伸部13Ax泄漏到漏极13B中。
另外，在外伸部13Ax和漏极13B彼此重叠的情况下，例如，可以在外伸部13Ax和漏极13B之间设置具有约1e16cm-3至1e19cm-3的杂质浓度的相反导电性的杂质层。由此，能够获得与本变形例相同的效果。
(2-12.变形例12)
图35示意性地示出了根据本公开的变形例12的光接收元件(光接收元件1L)的截面构造示例。图36示意性地示出了图35所示的光接收元件1L中的外伸部13Ax的平面布局的示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1L例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。例如，光接收元件1L构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如，α射线、β射线、γ射线和X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。
上述变形例10和变形例11例示了外伸部13Ax一致地设置成比埋入层14更靠近半导体基板11的后表面S2侧。然而，如图35和图36所示，例如如同保护环13C，多个外伸部13Ax可以设置成以阳极13A为中心的基本同心的圆形或基本同心的多边形。应注意，多个外伸部13Ax1、13Ax2和13Ax3可以如图36所示地在一个位置处彼此电连接，或者可以如图37A所示地在多个位置处彼此电连接。替代地，多个外伸部13Ax例如可以如图37所示地形成为放射状。
以此方式，在本变形例的光接收元件1L中，与如在变形例10和变形例11中外伸部13Ax一致地形成为比埋入层14更靠近半导体基板11的后表面S2侧的情况相比，外伸部13Ax的总面积减小。由此，减小了阳极13A的电容量，从而能够提高将信号电荷转换为读出电压的效率。
(2-13.变形例13)
图38示意性地示出了根据本公开的变形例13的光接收元件的主要部分的截面构造示例。上述变形例2例示了设置在阳极13A与漏极13B之间的栅电极24的绝缘层15中，然而此时，优选在漏极13B和n型导电型区域21之间设置具有以下结构的轻掺杂漏极(LDD：Lightly Doped Drain)22X。
LDD 22X具有与前述实施例等中的设置在漏极13B和n型导电型区域21之间的LDA22类似的构造。例如，LDD 22X是包含p型杂质的区域(p型杂质区域)；通过将LDD 22X设置在栅电极24下方，可以使其不易受到由于X射线而在界面处产生固定电荷的影响。至于杂质浓度，LDD 22X具有例如1e17cm-3至1e19cm-3的作为低浓度的峰值浓度。
LDD 22X部分地在n型导电型区域21上延伸，从而在栅电极24下方形成n型导电型区域21和LDD 22X彼此重叠的区域。由此，能够实现由于栅电极24下方的半导体基板11的界面态的劣化而在X射线照射时产生的暗电流被有效地传输至漏极13B。
应注意，图38例示了半导体基板11的前表面S1的界面附近的LDD 22X朝向阳极13A侧延伸以形成n型导电型区域21和LDD 22X的重叠区域；然而，这不是限制性的。例如，如图39所示，n型导电型区域21可以形成至比LDD 22X更深的位置，以允许n型导电型区域21延伸到LDD 22X下方，从而形成重叠区域。另外，如图40所示，在形成n型导电型区域21和LDD 22X的重叠区域的情况下，可以减小栅电极24的形成面积。由此，能够提高装置的可靠性。
(2-14.变形例14)
图41示意性地示出了根据本发明的变形例14的光接收元件(光接收元件1M)的截面构造示例。前述变形例2例示了设置在阳极13A与漏极13B之间的绝缘层15中的栅电极24。然而，此时，形成在半导体基板11的界面附近并位于栅电极24下方的n型导电型区域21可以形成至半导体基板11的更深位置。替代地，如图41所示，例如，还可以进一步设置与n型导电型区域21接触的例如具有约1e16cm-3至1e19cm-3的杂质浓度的n型导电型区域33。由此，可以防止信号电荷流入漏极13B。
(2-15.变形例15)
图42示意性地示出了根据本公开的变形例15的光接收元件(光接收元件1N)的截面构造示例。前述变形例2例示了设置在阳极13A与漏极13B之间的绝缘层15中的栅电极24。然而，此时，可以在阳极13A周围的半导体基板11中设置凹槽11X，以提供例如通过将绝缘层15埋入凹槽11X中而形成的分离部15X。
以此方式，在本变形例中，包括氧化物膜的分离部15X设置在阳极13A周围的半导体基板11中。由此，允许阳极13A和漏极13B彼此物理分离，从而可以确保阳极13A和漏极13B之间的分离性能。
另外，优选在分离部15X周围的半导体基板11中形成n型钉扎层34。由此，可以防止从半导体基板11的与分离部15X接触的界面产生暗电流。
(2-16.变形例16)
图43示意性地示出了根据本公开的变形例16的光接收元件(光接收元件1O)的截面构造示例。前述变形例15例示了设置在阳极13A周围的半导体基板11中的包括氧化膜的分离部15X。然而，栅电极24可以与绝缘层15(实际上与栅极绝缘层25)一起埋入凹槽11X中，从而形成分离部15X。以此方式，与前述变形例15相比，通过在凹槽11X中设置将栅电极24埋入的分离部24X，减少了埋入半导体基板11中的氧化膜的体积。由此，抑制了与已被X射线照射的分离部24X接触的半导体基板11的界面态的增加，从而可以减少暗电流的产生。
(2-17.变形例17)
图44示意性地示出了根据本公开的变形例17的光接收元件(光接收元件1P)的截面构造示例。以与前述实施例相同的方式，光接收元件1P例如包括在半导体基板11的前表面和后表面之间施加反向偏置的PIN型光电二极管。光接收元件1P构成电磁波检测器或辐射成像元件(例如X射线成像元件100)中的一个像素(单位像素P)，以例如基于放射线(例如α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(对被摄体成像)。在本变形例的光接收元件1P中，添加垂直传输晶体管作为像素电路，该垂直传输晶体管的栅电极(传输栅极TRG)埋入在阳极13A周围，并且埋入层14延伸至传输栅极TRG。由此，允许信号电荷累积在埋入层14下方，从而能够在读取时完成传输。因此，可以减少相关双采样(CDS)时kTC噪声叠加在信号电荷上，从而可以实现读出噪声较少的信号检测。
<3.应用示例>
图45示出了作为使用前述实施例和变形例1至17中说明的光接收元件(例如，光接收元件1)的电子设备的示例的X射线成像元件100的功能构造。X射线成像元件100例如基于入射的放射线Rrad(例如，α射线、β射线、γ射线、X射线等)读取关于被摄体的信息(拍摄被检体的图像)。X射线摄像元件100包括像素部(像素区域110A)，并且包括行扫描部121、A/D转换部122、列扫描部123和系统控制部124，以作为像素区域110A的驱动电路(外围电路部)。
(像素区域110A)
像素区域110A包括多个基于放射线产生信号电荷的单位像素(成像像素)P。多个单位像素P二维地布置成矩阵(矩阵形状)。应注意，如图1所示，像素区域110A中的水平方向(行方向)被定义为“H”方向，并且垂直方向(列方向)被定义为“V”方向。
(行扫描部121)
行扫描部121包括稍后说明的移位寄存器电路、预定逻辑电路等，并且是对像素区域110A中的多个单位像素P执行(以水平线为单位)逐行驱动(线顺序扫描)的像素驱动部(行扫描电路)。具体地，行扫描部121例如通过线顺序扫描对每个单位像素P执行诸如读取操作或复位操作等成像操作。应注意，线顺序扫描是通过经由读出控制线Lread向每个单位像素P提供上述行扫描信号来执行的。
(A/D转换部122)
A/D转换部122包括多个列选择部125(每个列选择部125是针对每多条(在该示例中为四条)信号线Lsig设置的)，并且基于经由信号线Lsig输入的信号电压(响应于信号电荷的电压)执行A/D转换(模拟/数字转换)。由此，能够产生包括数字信号的输出数据Dout(成像信号)并将其输出到外部。
例如，如图46所示，每个列选择部125包括电荷放大器172、电容(电容器或反馈电容等)C1、开关SW1、采样保持(S/H)电路173、包括四个开关SW2的多路复用器电路(选择电路)174以及A/D转换器175。在这些部件之中，针对每条信号线Lsig设置电荷放大器172、电容C1、开关SW1、S/H电路173和开关SW2。针对每个列选择部125设置多路复用器电路174和A/D转换器175。应注意，电荷放大器172、电容C1和开关SW1构成电荷放大器电路。
电荷放大器172是将从信号线Lsig读取的信号电荷转换为电压(Q-V转换)的放大器。在电荷放大器172中，信号线Lsig的一端连接到负侧(-侧)输入端子，并且预定复位电压Vrst被输入至正侧(+侧)输入端子。电荷放大器172的输出端子和负侧输入端子经由电容器C1和开关SW1的并联连接电路彼此反馈连接。也就是说，电容C1的一个端子连接至电荷放大器172的负侧输入端子，而其另一端子连接至电荷放大器172的输出端子。同样，开关SW1的一个端子连接至电荷放大器172的负侧输入端子，而其另一端子连接至电荷放大器172的输出端子。应注意，开关SW1的接通/关断状态是由从系统控制部124经由放大器复位控制线Lcarst提供的控制信号(放大器复位控制信号)控制的。
S/H电路173设置在电荷放大器172和多路复用器电路174(开关SW2)之间，并且是暂时保持来自电荷放大器172的输出电压Vca的电路。
多路复用器电路174是通过根据列扫描部123的扫描驱动顺序地使四个开关SW1中的一者进入接通状态而选择性地将S/H电路173和A/D转换器175彼此连接或断开。
A/D转换器175是通过对经由开关SW2输入的来自S/H电路173的输出电压进行A/D转换来产生并输出上述输出数据Dout的电路。
(列扫描部123)
列扫描部123例如包括未示出的移位寄存器、地址解码器等，并且在扫描的同时依次驱动上述列选择部125中的开关SW2。列扫描部123的这种选择性扫描允许经由各信号线Lsig读取的各个单位像素P的信号(上述输出数据Dout)依次输出到外部。
(系统控制部124)
系统控制部124控制行扫描部121、A/D转换部122和列扫描部123各自的操作。具体地，系统控制部124包括产生上述各种时序信号(控制信号)的时序发生器，并且基于由时序发生器产生的各种时序信号来执行行扫描部121、A/D转换部122和列扫描部123的驱动控制。基于系统控制部124的控制，行扫描部121、A/D转换部122和列扫描部123分别对在像素区域110A中的多个单位像素P执行成像驱动(线顺序成像驱动)，从而允许从像素区域110A获取输出数据Dout。
尽管上面已经参考实施例、变形例1至17以及应用示例给出了说明，但本公开的内容不限于前述实施例等，并且可以按照各种各样的方式进行修改。例如，前述实施例等举例说明了使用空穴作为信号电荷；然而，本发明不限于此。然而，电子可以用作信号电荷。应注意，在该情况下，每个构件的导电类型为相反的导电类型。
另外，前述实施例等中说明的光接收元件1的层构造仅是示例性的，并且还可以包括其它层。此外，各个层的材料或厚度也是示例性的，并且不限于上述那些情况。此外，虽然前述应用示例提到了X射线成像元件100，但前述实施例中说明的光接收元件1等也适用于辐射成像元件或电磁波检测器，它们的应用不限于X射线。
应注意，本文说明的效果仅是示例性的和非限制性的，并且可以具有其它效果。
应注意，本公开还可以具有以下构造。根据具有以下构造的本技术，在设置在包括光电转换区域的半导体基板的第一表面的界面附近的与第一电极连接的第一第一导电型区域和与第二电极连接的第二第一导电型区域之间设置具有不同导电类型的第一第二导电型区域，并且在第一第一导电型区域和第二第一导电型区域之间进一步设置杂质浓度低于第一导电型区域的第四第一导电型区域。由此，能够阻止被X射线照射的半导体基板的第一表面的界面成为第二导电型类型。因此，能够降低X射线照射引起的总剂量效应的影响。
(1)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
(2)根据(1)所述的光接收元件，其中，所述第四第一导电型区域具有1e19cm-3以下的峰值浓度。
(3)根据(1)或(2)所述的光接收元件，其中，所述第四第一导电型区域在所述第一表面的界面处还设置在所述第一第二导电型区域和所述第二第一导电型区域之间。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的光接收元件，其还包括：
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；和
布线层，其设置在所述绝缘层中，其中，
所述第一表面和所述布线层之间的所述绝缘层包括氧化硅的单层膜或者包括层叠膜，在所述层叠膜中从所述第一表面侧起至少依次设置有具有30nm以上的厚度的氧化硅膜以及氮化硅膜。
(5)根据(1)至(3)中任一项所述的光接收元件，其还包括：
第一绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，并且包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料；和
第一导电膜，其至少隔着所述第一绝缘层设置在所述半导体基板的所述第一表面侧。
(6)根据(5)所述的光接收元件，其中，
所述第一导电膜包括多个第一导电膜，
所述第一绝缘层针对所述多个第一导电膜中的每一者单独地设置，并且
所述光接收元件还包括第二绝缘层，多个所述第一绝缘层和所述多个第一导电膜埋入所述第二绝缘层中，并且至少在彼此相邻的所述第一绝缘层之间形成有空隙。
(7)根据(1)至(3)中任一项所述的光接收元件，还包括设置在所述半导体基板的所述第一表面侧的绝缘层，其中，
所述绝缘层具有形成在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的空隙。
(8)根据(7)所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板在所述第一表面上具有凹陷，并且
所述第一第一导电型区域设置在所述凹陷中。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的光接收元件，其中
多个所述第三第一导电型区域设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本同心的矩形或基本同心的圆形，并且
彼此相邻的所述第三第一导电型区域在所有形成区域中具有一致的间隔。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的光接收元件，其还包括：
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；和
第二导电膜，其设置得比所述第三第一导电型区域更宽，以隔着所述绝缘层覆盖所述第三第一导电型区域的至少一部分，所述第二导电膜经由设置在所述绝缘层中的开口电连接到所述第三第一导电型区域。
(11)根据(10)所述的光接收元件，其中，所述第二导电膜在所述第一第一导电型区域侧在所述第三第一导电型区域上方外伸。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的光接收元件，其中，
多个所述第三第一导电型区域设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本同心的矩形或基本同心的圆形，并且
所述光接收元件还包括第二第二导电型区域，所述第二第二导电型区域在所述第一表面的界面附近设置在彼此相邻的所述第三第一导电型区域之间。
(13)根据(12)所述的光接收元件，其中，所述第三第一导电型区域在两侧包括杂质浓度低于所述第三第一导电型区域的第五第一导电型区域。
(14)根据(12)或(13)所述的光接收元件，其中，所述第二第二导电型区域还设置在所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域之间的所述第一表面的界面附近。
(15)根据(12)或(13)所述的光接收元件，其中，所述第二第二导电型区域设置为在所述第二第一导电型区域侧的相反侧与所述第三第一导电型区域接触。
(16)根据(12)至(15)中任一项所述的光接收元件，其还包括设置在位于所述第二第二导电型区域与所述第二第一导电型区域侧的所述第三第一导电型区域之间的所述第一表面的界面附近的第六第一导电型区域，所述第六第一导电型区域具有比所述第三第一导电型区域低的杂质浓度。
(17)根据(15)或(16)所述的光接收元件，其中，在设置为与所述多个第三第一导电型区域中的每一者接触的所述第二第二导电型区域之中，越靠近所述第二第一导电型区域侧的相反侧，与所述第三第一导电型区域接触的所述第二第二导电型区域形成得越宽。
(18)根据(15)或(16)所述的光接收元件，其中，在设置为与所述多个第三第一导电型区域中的每一者接触的所述第二第二导电型区域之中，越靠近所述第二第一导电型区域侧的相反侧，与所述第三第一导电型区域接触的所述第二第二导电型区域具有越高的杂质浓度。
(19)根据(12)至(18)中任一项所述的光接收元件，其在所述半导体基板的所述第一表面侧还包括多层布线层，多个布线层隔着绝缘层层叠在所述多层布线层中，其中，
所述多个布线层包括在所述第三第一导电型区域上方延伸的第一布线层，并且
所述第一布线层形成在所述多个布线层之中的从所述第一表面侧起的第二层或后续层中。
(20)根据(1)至(19)中任一项所述的光接收元件，其中
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
所述光接收元件还包括在彼此相邻的所述像素之间的所述第一表面的界面附近的第四第二导电型区域。
(21)根据(1)至(19)中任一项所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
设置在彼此相邻的各个所述像素中的所述第三第一导电型区域经由第七第一导电型区域至少部分地彼此连接，所述第七第一导电型区域具有与所述第三第一导电型区域相同的杂质浓度。
(22)根据(1)至(19)中任一项所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
彼此相邻的各个所述像素的所述第三第一导电型区域经由设置在所述半导体基板的所述第一表面上的布线彼此电连接。
(23)根据(22)所述的光接收元件，其中，所述第一第一导电型区域朝向与所述第一表面相反的第二表面延伸，并且以隔着所述第三第二导电型区域的方式在所述半导体基板的面内方向上延伸。
(24)根据(1)至(23)中任一项所述的光接收元件，其还包括电中性扩散区域，所述电中性扩散区域从所述第一第一导电型区域的位于所述第一表面的相反侧的第二表面侧的底面朝向所述第二表面延伸，并且在所述半导体基板的面内方向上延伸至不与所述第二第一导电型区域重叠的位置。
(25)根据(1)至(24)中任一项所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括：
第三第二导电型区域，其埋入并形成在所述基板中并面向所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域；以及
电中性扩散区域，其从所述第一第一导电型区域的位于所述第一表面的相反侧的第二表面侧的底面朝向所述第二表面延伸，所述电中性扩散区域包括多个电中性扩散区域，所述多个电中性扩散区域以隔着所述第三第二导电型区域的方式在所述半导体基板的面内方向上在平面图中形成为以所述第一第一导电型区域为中心的大致同心的矩形，所述电中性扩散区域彼此电连接。
(26)根据(3)至(25)中任一项所述的光接收元件，其还包括设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上方的第一导电膜，其中，
在所述第二第一导电型区域与设置在所述第一第二导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第四第一导电型区域之间设置有重叠区域，在所述重叠区域中，所述第四第一导电型区域在所述第二第一导电型区域上沿所述第一表面朝向所述第一第一导电型区域延伸。
(27)根据(1)至(25)中任一项所述的光接收元件，其还包括设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上方的第一导电膜，其中，
所述第一第二导电型区域从所述第一表面的界面形成至比所述第二第一导电型区域更深的位置。
(28)根据(1)至(27)中任一项所述的光接收元件，其还包括：
第一导电膜，其设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；和
分离部，其包括埋入并形成在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面中的氧化膜。
(29)根据(1)至(28)中任一项所述的光接收元件，其还包括设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方的第一导电膜，所述第一导电膜部分地突出到所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述半导体基板中。
(30)根据(1)至(28)中任一项所述的光接收元件，其在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上还包括垂直晶体管，所述垂直晶体管传输通过光电转换产生的电荷，其中，
所述半导体基板还包括埋入并形成在所述基板中并面向所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域的第三第二导电型区域，并且
所述垂直晶体管的栅极在所述半导体基板中从所述半导体基板的所述第一表面朝向与所述第一表面相反的第二表面延伸，并且与所述第三第二导电型区域的侧表面接触。
(31)一种X射线摄像元件，其包括基于X射线产生信号电荷的多个受光元件，
每个所述光接收元件包括：
半导体基板，其包括光电转换区域，
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极，
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极，
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态，
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
(32)根据(31)所述的X射线成像元件，其包括
像素区域，在所述像素区域中布置有多个像素；和
外围区域，其设置在所述像素区域的周围，其中，
所述半导体基板包括位于所述像素区域中的耗尽区域以及位于所述外围区域中的中性区域。
(33)根据(32)所述的X射线摄像元件，其中，
所述光接收元件是针对所述像素中的每一者设置的，并且
所述光接收元件分别包括pn结光接收元件，所述pn结光接收元件在所述半导体基板的所述第一表面和与所述第一表面相反的第二表面之间施加反向偏置。
(34)一种电子设备，其包括X射线成像元件，
所述X射线成像元件包括基于X射线产生信号电荷的多个光接收元件，
每个所述光接收元件包括：
半导体基板，其包括光电转换区域，
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极，
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极，
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态，
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
(35)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；以及
绝缘层，其设置在所述第一表面和所述导电膜之间，所述绝缘层包括氧化硅的单层膜或者包括层叠膜，在所述层叠膜中从所述第一表面起依次设置有厚度为30nm以上的氧化硅膜以及氮化硅膜。
(36)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
第一绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，并且包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料；以及
导电膜，其至少隔着所述第一绝缘层设置在所述半导体基板的所述第一表面侧。
(37)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；以及
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧，并且在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间具有空隙。
(38)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
多个第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处并在所述第二第一导电型区域的周围设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本上同心的矩形或基本上同心的圆形，并且处于电浮动状态；以及
第二第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在彼此相邻的所述第三第一导电型区域之间。
(39)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近设置在所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域部分地在所述第二第一导电型区域上延伸，并且具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
(40)一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，并且形成至比所述第二第一导电型区域更深的位置；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间以及所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
本申请要求于2021年7月6日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2021-112167的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和变型，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (40)

1.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
2.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第四第一导电型区域具有1e19cm-3以下的峰值浓度。
3.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，所述第四第一导电型区域在所述第一表面的界面处还设置在所述第一第二导电型区域和所述第二第一导电型区域之间。
4.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括：
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；和
布线层，其设置在所述绝缘层中，其中，
所述第一表面和所述布线层之间的所述绝缘层包括氧化硅的单层膜或者包括层叠膜，在所述层叠膜中从所述第一表面侧起至少依次设置有具有30nm以上的厚度的氧化硅膜以及氮化硅膜。
5.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括：
第一绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，并且包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料；和
第一导电膜，其至少隔着所述第一绝缘层设置在所述半导体基板的所述第一表面侧。
6.根据权利要求5所述的光接收元件，其中，
所述第一导电膜包括多个第一导电膜，
所述第一绝缘层针对所述多个第一导电膜中的每一者单独地设置，并且
所述光接收元件还包括第二绝缘层，多个所述第一绝缘层和所述多个第一导电膜埋入所述第二绝缘层中，并且至少在彼此相邻的所述第一绝缘层之间形成有空隙。
7.根据权利要求1所述的光接收元件，还包括设置在所述半导体基板的所述第一表面侧的绝缘层，其中，
所述绝缘层具有形成在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的空隙。
8.根据权利要求7所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板在所述第一表面上具有凹陷，并且
所述第一第一导电型区域设置在所述凹陷中。
9.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
多个所述第三第一导电型区域设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本同心的矩形或基本同心的圆形，并且
彼此相邻的所述第三第一导电型区域在所有形成区域中具有一致的间隔。
10.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括：
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；和
第二导电膜，其设置得比所述第三第一导电型区域更宽，以隔着所述绝缘层覆盖所述第三第一导电型区域的至少一部分，所述第二导电膜经由设置在所述绝缘层中的开口电连接到所述第三第一导电型区域。
11.根据权利要求10所述的光接收元件，其中，所述第二导电膜在所述第一第一导电型区域侧在所述第三第一导电型区域上方外伸。
12.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
多个所述第三第一导电型区域设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本同心的矩形或基本同心的圆形，并且
所述光接收元件还包括第二第二导电型区域，所述第二第二导电型区域在所述第一表面的界面附近设置在彼此相邻的所述第三第一导电型区域之间。
13.根据权利要求12所述的光接收元件，其中，所述第三第一导电型区域在两侧包括杂质浓度低于所述第三第一导电型区域的第五第一导电型区域。
14.根据权利要求12所述的光接收元件，其中，所述第二第二导电型区域还设置在所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域之间的所述第一表面的界面附近。
15.根据权利要求12所述的光接收元件，其中，所述第二第二导电型区域设置为在所述第二第一导电型区域侧的相反侧与所述第三第一导电型区域接触。
16.根据权利要求12所述的光接收元件，其还包括设置在位于所述第二第二导电型区域与所述第二第一导电型区域侧的所述第三第一导电型区域之间的所述第一表面的界面附近的第六第一导电型区域，所述第六第一导电型区域具有比所述第三第一导电型区域低的杂质浓度。
17.根据权利要求15所述的光接收元件，其中，在设置为与所述多个第三第一导电型区域中的每一者接触的所述第二第二导电型区域之中，越靠近所述第二第一导电型区域侧的相反侧，与所述第三第一导电型区域接触的所述第二第二导电型区域形成得越宽。
18.根据权利要求15所述的光接收元件，其中，在设置为与所述多个第三第一导电型区域中的每一者接触的所述第二第二导电型区域之中，越靠近所述第二第一导电型区域侧的相反侧，与所述第三第一导电型区域接触的所述第二第二导电型区域具有越高的杂质浓度。
19.根据权利要求12所述的光接收元件，其在所述半导体基板的所述第一表面侧还包括多层布线层，多个布线层隔着绝缘层层叠在所述多层布线层中，其中，
所述多个布线层包括在所述第三第一导电型区域上方延伸的第一布线层，并且
所述第一布线层形成在所述多个布线层之中的从所述第一表面侧起的第二层或后续层中。
20.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
所述光接收元件还包括在彼此相邻的所述像素之间的所述第一表面的界面附近的第四第二导电型区域。
21.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
设置在彼此相邻的各个所述像素中的所述第三第一导电型区域经由第七第一导电型区域至少部分地彼此连接，所述第七第一导电型区域具有与所述第三第一导电型区域相同的杂质浓度。
22.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括第三第二导电型区域以及多个像素，所述第三第二导电型区域埋入并形成在所述基板中并面对所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，每个所述像素包括所述第一第一导电型区域、所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域，并且
彼此相邻的各个所述像素的所述第三第一导电型区域经由设置在所述半导体基板的所述第一表面上的布线彼此电连接。
23.根据权利要求22所述的光接收元件，其中，所述第一第一导电型区域朝向与所述第一表面相反的第二表面延伸，并且以隔着所述第三第二导电型区域的方式在所述半导体基板的面内方向上延伸。
24.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括电中性扩散区域，所述电中性扩散区域从所述第一第一导电型区域的位于所述第一表面的相反侧的第二表面侧的底面朝向所述第二表面延伸，并且在所述半导体基板的面内方向上延伸至不与所述第二第一导电型区域重叠的位置。
25.根据权利要求1所述的光接收元件，其中，
所述半导体基板还包括：
第三第二导电型区域，其埋入并形成在所述基板中并面向所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域；以及
电中性扩散区域，其从所述第一第一导电型区域的位于所述第一表面的相反侧的第二表面侧的底面朝向所述第二表面延伸，所述电中性扩散区域包括多个电中性扩散区域，所述多个电中性扩散区域以隔着所述第三第二导电型区域的方式在所述半导体基板的面内方向上在平面图中形成为以所述第一第一导电型区域为中心的大致同心的矩形，所述电中性扩散区域彼此电连接。
26.根据权利要求3所述的光接收元件，其还包括设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上方的第一导电膜，其中，
在所述第二第一导电型区域与设置在所述第一第二导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第四第一导电型区域之间设置有重叠区域，在所述重叠区域中，所述第四第一导电型区域在所述第二第一导电型区域上沿所述第一表面朝向所述第一第一导电型区域延伸。
27.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上方的第一导电膜，其中，
所述第一第二导电型区域从所述第一表面的界面形成至比所述第二第一导电型区域更深的位置。
28.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括：
第一导电膜，其设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；和
分离部，其包括埋入并形成在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面中的氧化膜。
29.根据权利要求1所述的光接收元件，其还包括设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方的第一导电膜，所述第一导电膜部分地突出到所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述半导体基板中。
30.根据权利要求1所述的光接收元件，其在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面上还包括垂直晶体管，所述垂直晶体管传输通过光电转换产生的电荷，其中，
所述半导体基板还包括埋入并形成在所述基板中并面向所述第二第一导电型区域和所述第三第一导电型区域的第三第二导电型区域，并且
所述垂直晶体管的栅极在所述半导体基板中从所述半导体基板的所述第一表面朝向与所述第一表面相反的第二表面延伸，并且与所述第三第二导电型区域的侧表面接触。
31.一种X射线成像元件，其包括基于X射线产生信号电荷的多个光接收元件，
每个所述光接收元件包括：
半导体基板，其包括光电转换区域，
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极，
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极，
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态，
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
32.根据权利要求31所述的X射线成像元件，其包括：
像素区域，在所述像素区域中布置有多个像素；和
外围区域，其设置在所述像素区域的周围，其中，
所述半导体基板包括位于所述像素区域中的耗尽区域以及位于所述外围区域中的中性区域。
33.根据权利要求32所述的X射线成像元件，其中，
所述光接收元件是针对所述像素中的每一者设置的，并且
所述光接收元件分别包括pn结光接收元件，所述pn结光接收元件在所述半导体基板的所述第一表面和与所述第一表面相反的第二表面之间施加反向偏置。
34.一种电子设备，其包括X射线成像元件，
所述X射线成像元件包括基于X射线产生信号电荷的多个光接收元件，
每个所述光接收元件包括：
半导体基板，其包括光电转换区域，
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极，
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极，
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态，
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近至少设置在所述第一第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，并且具有比所述第一第一导电型区域低的杂质浓度。
35.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧；以及
绝缘层，其设置在所述第一表面和所述导电膜之间，所述绝缘层包括氧化硅的单层膜或者包括层叠膜，在所述层叠膜中从所述第一表面起依次设置有厚度为30nm以上的氧化硅膜以及氮化硅膜。
36.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
第一绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，并且包括相对介电常数高于氧化硅的高介电材料；以及
导电膜，其至少隔着所述第一绝缘层设置在所述半导体基板的所述第一表面侧。
37.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；以及
绝缘层，其设置在所述半导体基板的所述第一表面侧，并且在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间具有空隙。
38.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
多个第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处并在所述第二第一导电型区域的周围设置成以所述第一第一导电型区域为中心的基本上同心的矩形或基本上同心的圆形，并且处于电浮动状态；以及
第二第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在彼此相邻的所述第三第一导电型区域之间。
39.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在至少位于所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面附近设置在所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域部分地在所述第二第一导电型区域上延伸，并且具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
40.一种光接收元件，其包括：
半导体基板，其包括光电转换区域；
第一第一导电型区域，其设置在所述半导体基板的第一表面的界面处，并且连接到第一电极；
第二第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域的周围，并且连接到第二电极；
第三第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第二第一导电型区域的周围，并且处于电浮动状态；
导电膜，其设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间的所述第一表面的上方；
具有不同导电类型的第一第二导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间，并且形成至比所述第二第一导电型区域更深的位置；以及
第四第一导电型区域，其在所述第一表面的界面处设置在所述第一第一导电型区域和所述第二第一导电型区域之间以及所述第二第一导电型区域和所述第一第二导电型区域之间，所述第四第一导电型区域具有比所述第二第一导电型区域低的杂质浓度。
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