DE102014211226A1 - Photoelektrische umwandlungseinrichtung und verfahren zum herstellen einer photoelektrischen umwandlungseinrichtung - Google Patents

Photoelektrische umwandlungseinrichtung und verfahren zum herstellen einer photoelektrischen umwandlungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Ausführungsbeispiel ist eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung mit einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und einem Transferabschnitt. Der Transferabschnitt transferiert Ladungen des photoelektrischen Umwand lungsabschnitts. Der photoelektrische Umwandlungsabschnitt enthält erste und zweite Halbleiterbereiche eines ersten Ladungsträgertyps. Ladungen, die durch die photoelektrische Umwandlung erzeugt werden, werden in den ersten und zweiten Halbleiterbereichen akkumuliert. Gemäß der Struktur der ersten und zweiten Halbleiterbereiche des Ausführungsbeispiels oder dem Verfahren zum Herstellen von ihnen kann die Transfereffizienz von Ladungen verbessert werden, während die Sensitivität des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts verbessert wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2005-167187 (im Weiteren als PTL 1 bezeichnet) offenbart eine Abbildungseinrichtung mit einer Vielzahl von Sensorzellen. Jede Sensorzelle hat eine Photodiode, die eine Akkumulationswanne und einen tiefen Ladungssammlungsdiffusionsbereich enthält. Die Akkumulationswanne ist relativ flach in der Tiefenrichtung des Substrats und ist relativ breit in der horizontalen Richtung. Der tiefe Ladungssammlungsdiffusionsbereich ist im Wesentlichen in dem Zentrum der Akkumulationswanne lokalisiert. Der tiefe Ladungssammlungsdiffusionsbereich erreicht eine ungefähre Tiefenposition in der Tiefenrichtung und ist nur in einem relativ engen Bereich mit Bezug auf die horizontale Richtung gebildet. Gemäß solch einer Konfiguration kann verhindert werden, dass die Sammlungseffizienz von Ladungen abnimmt.
  • Gemäß PTL 1 werden in dem Schritt der Ionenimplantation zum Bilden der Akkumulationswanne und in dem Schritt der Ionenimplantation zum Bilden des tiefen Ladungssammlungsdiffusionsbereichs Verunreinigungen des gleichen Ladungsträgertyps in den gleichen Bereich implantiert. Insbesondere wird in 4 (D) von PTL 1 offenbart, den tiefen Ladungssammlungsdiffusionsbereich (31 von 4 von PTL 1) durch Ionenimplantation zu bilden. Die Verteilung von Bor-Ionen, die durch diese Ionenimplantation implantiert werden, hat einen Peak bei einer Tiefe von ungefähr 0,2 Mikrometern. In 5 (C) von PTL 1 wird offenbart, eine Akkumulationswanne (4 von 5 von PTL 1) durch Ionenimplantation zu bilden. Die Verteilung der Bor-Ionen, die durch diese Ionenimplantation implantiert werden, hat einen Peak bei einer Tiefe von ungefähr 0,2 Mikrometern. Dadurch werden Verunreinigungen des gleichen Ladungsträgertyps so implantiert, dass Peaks einer Konzentrationsverteilung in der gleichen Tiefe lokalisiert sind. Zwei Masken (31a von 4 von PTL 1, und 4a von 5 von PTL 1) werden in den zwei Schritten der Ionenimplantation verwendet, die Öffnungen in dem gleichen Bereich haben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bereitgestellt, wie es in irgendeinem der begleitenden Patentansprüche 1, 3 bis 5 und Anspruch 9, wenn er in Kombination mit Anspruch 1 genommen wird, dargestellt ist.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bereitgestellt, wie sie in irgendeinem der begleitenden Patentansprüche 2, 6 bis 8 und Anspruch 9, wenn er in Kombination mit Anspruch 2 genommen wird, dargestellt ist.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung bereitgestellt, wie es in einem der begleitenden Patentansprüche 10 bis 22 dargestellt ist.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen offenbart.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A bis 1C zeigen schematisch die Querschnittstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung und Maskenmuster, die beim Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung verwendet werden.
  • 2 zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung.
  • 3A bis 3C zeigen schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung und Maskenmuster, die beim Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung verwendet werden.
  • 4 zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung.
  • 5A bis 5D zeigen schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung und Maskenmuster, die beim Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung verwendet werden.
  • 6A bis 6C zeigen schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung und Maskenmuster, die beim Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung verwendet werden.
  • 7A bis 7C zeigen schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung und Maskenmuster, die beim Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung verwendet werden.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Die Erfinder offenbaren eine Technik, die in der Lage ist, die Transfereffizienz von Ladungen zu verbessern.
  • In der Abbildungseinrichtung, die den Erfindern bekannt ist, hat ein überlappender Bereich, in dem die Akkumulationswanne und der tiefe Ladensammlungsdiffusionsbereich miteinander überlappen, eine hohe Verunreinigungskonzentration. Aus diesem Grund hat der überlappende Bereich ein geringes Potential für Ladungen. Deswegen gibt es eine Tendenz, dass sich eine Potentialtasche in dem überlappenden Bereich bildet, wenn Ladungen transferiert werden, und einige der Ladungen können überbleiben, ohne dass sie transferiert werden. Wenn einige der Ladungen überbleiben, ohne dass sie transferiert werden, kann die maximale Anzahl von übertragbaren Ladungen beschränkt sein. In einem anderen Fall kann es eine lange Zeit dauern, um Ladungen zu übertragen, wenn einige der Ladungen übrig bleiben, ohne dass sie transferiert werden. Das heißt, die Transfereffizienz der Ladungen kann abnehmen.
  • Einige Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bereit, die einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und einen Transferabschnitt zum Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts aufweist. Einige Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung mit einer Vielzahl von Pixeln, wie z.B. CCD-Bildsensoren oder CMOS-Bildsensoren bereit. Jeder Pixel enthält einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und einen Transferabschnitt zum Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts.
  • Der photoelektrische Umwandlungsabschnitt enthält einen ersten Halbleiterbereich eines ersten Ladungsträgertyps und einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Ladungsträgertyps. Ladungen, die durch die photoelektrische Umwandlung erzeugt werden, werden in den ersten und zweiten Halbleiterbereichen akkumuliert. In Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Transfereffizienz von Ladungen verbessert werden durch Konstruieren der Struktur der ersten und zweiten Halbleiterbereiche oder das Verfahren zum Herstellen von ihnen, während die Sensitivität des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts verbessert wird.
  • Beispielhafte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen unten beschrieben. In den folgenden Ausführungsbeispielen sind Signalladungen Elektronen. Deswegen ist ein erster Ladungsträgertyp ein N-Typ und ein zweiter Ladungsträgertyp ist ein P-Typ. In einigen Ausführungsbeispielen können Signalladungen Löcher sein. Wenn Signalladungen Löcher sind, ist ein erster Ladungsträgertyp ein P-Typ und ein zweiter Ladungsträgertyp ist ein N-Typ.
  • In dieser Beschreibung ist die Verunreinigung des ersten Ladungsträgertyps eine Hauptverunreinigung, die in einem Halbleiterbereich des ersten Ladungsträgertyps enthalten ist. Wenn der erste Ladungsträgertyp N-Typ ist, ist die Verunreinigung des ersten Ladungsträgertyps ein Donor, wie z.B. Phosphor oder Arsen. Die Verunreinigung des zweiten Ladungsträgertyps ist eine Hauptverunreinigung die in einem Halbleiterbereich des zweiten Ladungsträgertyps enthalten ist. Wenn der zweite Ladungsträgertyp ein P-Typ ist, ist die Verunreinigung des zweiten Ladungsträgertyps ein Akzeptor, wie z.B. Bor.
  • In dieser Beschreibung wird der Ausdruck "tief" oder "flach" verwendet, wenn auf die Positionsbeziehung zwischen zwei Halbleiterbereichen mit Bezug auf den Abstand von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche Bezug genommen wird. Wenn impliziert wird, dass die orthogonalen Projektionen von zwei Halbleiterbereichen auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats miteinander überlappen, wird der Ausdruck "über" oder "unter" verwendet. Das heißt, der Ausdruck "der erste Halbleiterbereich ist lokalisiert über dem zweiten Halbleiterbereich" bedeutet, dass der erste Halbleiterbereich an einer Position lokalisiert ist, die flacher als der zweite Halbleiterbereich ist, und die orthogonalen Projektionen der ersten und zweiten Halbleiterbereiche auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats überlappen miteinander. Eine Position näher an der Oberfläche des Halbleitersubstrats, auf die Licht einfällt, wird als "flach" oder "über" bezeichnet. Die Oberfläche des Halbleitersubstrats, auf die Licht einfällt, ist die Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat und einem Isolator, der darauf an einer Position angeordnet ist, in der der photoelektrische Umwandlungsabschnitt angeordnet ist.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels wird beschrieben. 1A zeigt schematisch die Querschnittsstruktur der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung weist ein Halbleitersubstrat 101 auf. Das Halbleitersubstrat 101 ist z.B. ein Siliziumsubstrat des N-Typs. Das Halbleitersubstrat 101 ist durch epitaktisches Wachstum gebildet. Halbleiterbereiche zum Bilden eines photoelektrischen Umwandlungsabschnitts, eines Transistors und Ähnliches sind in dem Halbleitersubstrat 101 gebildet. Keine Halbleiterbereiche sind in einem Teil 101a des Halbleitersubstrats 101 gebildet.
  • In dem Halbleitersubstrat 101 sind ein Wannenbereich 102, ein Elementisolationsabschnitt 103, ein Floating-Diffusion-Abschnitt (im Weiteren als FD-Abschnitt bezeichnet) 104, ein Oberflächenbereich 106, erste und zweite Akkumulationsbereiche 107 und 108, und ein Halbleiterbereich 150 des P-Typs angeordnet.
  • Der Wannenbereich 102 ist ein Halbleiterbereich des P-Typs. Der Elementisolationsabschnitt 103 ist aus einem Isolator gebildet. Zum Beispiel ist der Elementisolationsabschnitt 103 ein flacher Grabenisolations-(STI)-Abschnitt. Der FD-Abschnitt 104 ist ein Halbleiterbereich des N-Typs. Der FD-Abschnitt 104 bildet einen Eingabeknoten eines Verstärkungsabschnitts (nicht gezeigt). Eine Transfergateelektrode 105 ist auf dem Halbleitersubstrat 101 mit einer Isolationsschicht (nicht gezeigt) dazwischen angeordnet. Die Transfergateelektrode 105 ist z.B. aus Polysilizium gebildet. Die Transfergateelektrode 105 transferiert Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts zu dem FD-Abschnitt 104. Das heißt, die Transfergateelektrode 105 bildet einen Transferabschnitt. Anstelle des FD-Abschnitts 104 können eine Überfluss-Drain oder ein Kanalabschnitt eines CCD angeordnet sein. Der Transferabschnitt kann Ladungen transferieren, um Ladungen zu entladen.
  • Der photoelektrische Umwandlungsabschnitt ist z.B. eine Photodiode. Insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel enthält der photoelektrische Umwandlungsabschnitt einen ersten Akkumulationsbereich 107 und einen zweiten Akkumulationsbereich 108. Die ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 sind beide Halbleiterbereiche des N-Typs. Die ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 bilden einen PN-Übergang mit einem Halbleiterbereich des P-Typs wie z.B. den Wannenbereich 102. Ladungen, die durch eine photoelektrische Umwandlung erzeugt werden, driften zu den ersten und zweiten Akkumulationsbereichen 107 und 108 durch das elektrische Feld in der Verarmungsschicht der PN-Übergänge, die mit dem Wannenbereich 102 gebildet sind.
  • Der Transferabschnitt transferiert Ladungen, die in einem der ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 akkumuliert sind. Der Transferabschnitt kann Ladungen so transferieren, dass die ganzen ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 verarmt werden können. Das heißt, der Transferabschnitt kann einen vollständigen Verarmungstransfer ausführen.
  • Der Oberflächenbereich 106 ist über dem ersten Akkumulationsbereich 107 angeordnet. Der Oberflächenbereich 106 ist ein Halbleiterbereich des P-Typs. Der Oberflächenbereich 106 verhindert, dass ein Dunkelstrom, der auf der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats erzeugt wird, in den ersten Akkumulationsbereich 107 eintritt. Ein Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107 kann in der gleichen Tiefe wie der Oberflächenbereich 106 angeordnet sein. Zum Beispiel erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel, um die Transfereffizienz zu verbessern, der erste Akkumulationsbereich 107 bis zu einer Position unter der Transfergateelektrode 105. Ein Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107, der unter der Transfergateelektrode 105 angeordnet ist, ist in der gleichen Tiefe wie der Oberflächenbereich 106 angeordnet. Der Oberflächenbereich 106 kann weggelassen werden, und der erste Akkumulationsbereich 107 kann sich bis zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats erstrecken.
  • Der Halbleiterbereich 150 des P-Typs ist unter einem Teil des Oberflächenbereichs 106 angeordnet. Die Verunreinigungskonzentration des Halbleiterbereichs 150 des P-Typs kann im Wesentlichen die gleiche wie die Verunreinigungskonzentration des Wannenbereichs 102 sein. Die Verunreinigungskonzentration des Halbleiterbereichs 150 des P-Typs kann ein Zwischenwert zwischen der Verunreinigungskonzentration des Oberflächenbereichs 106 und der Verunreinigungskonzentration des Wannenbereichs 102 entsprechend der Diffusion von Verunreinigungen aus dem Oberflächenbereich 106 sein.
  • Der erste Akkumulationsbereich 107 enthält einen ersten Teil und einen zweiten Teil. In 1A zeigt der linke Bereich der zwei Bereiche, die mit Bezugszeichen 107 bezeichnet sind, schematisch den Querschnitt des ersten Teils, und der rechte Bereich zeigt schematisch den Querschnitt des zweiten Teils. Wie in 1A gezeigt, sind der erste Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107, der Halbleiterbereich 150 des P-Typs und der zweite Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang einer ersten Richtung parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats 101 angebracht.
  • Der zweite Akkumulationsbereich 108 ist unter dem Halbleiterbereich 150 des P-Typs angeordnet. Zumindest ein Teil des zweiten Akkumulationsbereichs 108 ist an einer Position angeordnet, die tiefer als der erste Akkumulationsbereich 107 ist. Der ganze zweite Akkumulationsbereich 108 kann an einer Position angeordnet sein, die tiefer als der erste Akkumulationsbereich 107 ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 Halbleiterbereiche des N-Typs, die miteinander zusammenhängen. Jedoch kann ein Halbleiterbereich des P-Typs zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet sein. Wenn die ganzen ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 verarmt sind, kann der Halbleiterbereich des P-Typs zwischen den ersten und zweiten Akkumulationsbereichen 107 und 108 verarmt sein. Aufgrund solch einer Konfiguration sind die ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 elektrisch miteinander verbunden.
  • In 1A ist die Länge des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang der ersten Richtung durch einen Pfeil L1 gezeigt. Die Länge des zweiten Akkumulationsbereichs 108 entlang der ersten Richtung ist durch einen Pfeil L2 gezeigt. Die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang der ersten Richtung ist größer als die Länge L2 des zweiten Akkumulationsbereichs 108 entlang der ersten Richtung.
  • In dem Querschnitt, der in 1A gezeigt ist, sind der erste Teil und der zweite Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107 getrennt. Tatsächlich hängt der erste Akkumulationsbereich jedoch auf der entfernten Seite oder der nahen Seite der Papierebene zusammen.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann der überlappende Bereich, in dem der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 miteinander überlappen, reduziert werden. Alternativ können der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 überhaupt nicht überlappen. Das heißt, in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt kann der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird, wenn Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts transferiert werden, eine Potentialtasche kaum gebildet. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz verbessert werden.
  • Wenn ein Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107 über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet ist, erreicht eine Verarmungsschicht von unten kaum diesen Teil. Deswegen können aufgrund der Tatsache, dass der Halbleiterbereich 150 des P-Typs über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet ist, der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 einfach verarmt werden. Mit anderen Worten können die gesamten ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 bei einer niedrigeren Spannung verarmt werden. Deswegen können Ladungen bei einer niedrigeren Spannung transferiert werden.
  • Die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang der ersten Richtung ist größer als die Länge L2 des zweiten Akkumulationsbereichs 108 entlang der ersten Richtung. Das heißt, der zweite Akkumulationsbereich 108, der enger ist als der erste Akkumulationsbereich 107, erstreckt sich in der Tiefenrichtung des Substrats. Aus diesem Grund kann die Sättigungsladungsmenge und die Sensitivität verbessert werden, während die Transfereffizienz beibehalten wird.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel und eine Maske, die dabei verwendet wird, beschrieben. Der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 werden jeweils durch ein Verfahren gebildet, das den Schritt der Ionenimplantation einer N-Typ Verunreinigung in das Halbleitersubstrat enthält. Durch Verwenden von verschiedenen Masken in den zwei Ionenimplantationsvorgängen kann der Bereich, in dem die Verunreinigung in beide Ionenimplantationsvorgänge implantiert wird, d.h. der überlappende Bereich zwischen den ersten und zweiten Akkumulationsbereichen 107 und 108, reduziert werden.
  • 1B und 1C zeigen schematisch Muster von Masken, die in dem jeweiligen Ionenimplantationsprozess verwendet werden. 1B und 1C zeigen die orthogonalen Projektionen der Muster der Masken auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats. Gewöhnlich ist, wenn eine Maske unter Verwendung von CAD designed wird, die orthogonale Projektion des Musters der Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats äquivalent zu einer CAD-Zeichnung, die auf einer Anzeige oder einem Papier angezeigt wird. Natürlich ist eine CAD-Zeichnung eine Designzeichnung, und deswegen kann es einen Herstellungsfehler zwischen einem eigentlichen Muster einer Maske und einer CAD-Zeichnung geben.
  • Eine erste Maske, die zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 verwendet wird, ist schematisch in 1B gezeigt. In 1B ist die Position der Transfergateelektrode 105 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Der Querschnitt, der entlang der Linie IA-IA der 1B genommen wird, entspricht dem schematisch in 1A gezeigten Querschnitt.
  • Die erste Maske hat eine Öffnung 201. Die erste Maske enthält einen ersten Maskenabschnitt 210 und einen zweiten Maskenabschnitt 211. Beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 wird die Verunreinigung durch die Öffnung 201 in das Halbleitersubstrat implantiert. Die Verunreinigung wird nicht in den Bereich implantiert, in dem der erste Maskenabschnitt 210 oder der zweite Maskenabschnitt 211 angeordnet ist. Deswegen wird der erste Akkumulationsbereich 107 an einer Position gebildet, der der Öffnung 201 entspricht. Das heißt, die Öffnung 201 von 1B zeigt das planare Layout des ersten Akkumulationsbereichs 107. Jedoch muss die orthogonale Projektion des ersten Akkumulationsbereichs 107 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats wegen des Neigungswinkels der Ionenimplantation, Streuung in dem Halbleitersubstrat und Ähnlichem nicht exakt mit der orthogonalen Projektion der Öffnung 201 auf die Ebene zusammenfallen.
  • Die Transfergateelektrode 105 kann vor einem Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet werden. In diesem Fall wird eine Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 ausgeführt, wobei zumindest ein Teil der Transfergateelektrode 105 der Öffnung 201 ausgesetzt ist.
  • Eine zweite Maske, die zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird, ist schematisch in 1C gezeigt. In 1C ist die Position der Transfergateelektrode 105 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Der Querschnitt, der entlang der Linie IA-IA von 1C genommen wird, entspricht dem Querschnitt, der schematisch in 1A gezeigt ist.
  • Die zweite Maske hat eine Öffnung 202. Die zweite Maske enthält einen Maskenabschnitt 212. Beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 wird die Verunreinigung durch die Öffnung 202 in das Halbleitersubstrat implantiert. Die Verunreinigung wird nicht in den Bereich implantiert, in dem der Maskenabschnitt 212 angeordnet ist. Deswegen wird der zweite Akkumulationsbereich 108 an einer Position gebildet, die der Öffnung 202 entspricht. Das heißt, die Öffnung 202 von 1C zeigt das planare Layout des zweiten Akkumulationsbereichs 108. Jedoch muss die orthogonale Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats wegen dem Neigungswinkel der Ionenimplantation, Streuung in dem Halbleitersubstrat und Ähnlichem nicht exakt mit der orthogonalen Projektion der Öffnung 202 auf die Ebene zusammenfallen.
  • Beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 wird die Verunreinigung in eine Position implementiert, die tiefer als der Bereich ist, in dem die Verunreinigung durch Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 implantiert wird. Im Allgemeinen kann eine Verunreinigung in eine tiefere Position implantiert werden durch Ausführen der Ionenimplantation bei einer höheren Energie. So ist in diesem Ausführungsbeispiel die Energie für eine Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 höher als die Energie für eine Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107. Jedoch kann die Eindringtiefe der Verunreinigung aufgrund der Valenz eines Ions und Ionensorten variieren.
  • Aufgrund von Channelling oder Ähnlichem kann der Bereich, in dem die Verunreinigung durch Ionenimplantation implantiert ist, breit sein. In solch einem Fall kann der Bereich, in dem die Verunreinigung durch Ionenimplantation implantiert ist, z.B. als ein Bereich der Halbwertsbreite der Verunreinigungskonzentration bei dem Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung definiert werden. Alternativ kann der Bereich, in dem die Verunreinigung durch Ionenimplantation implantiert ist, als ein Bereich definiert werden, der zumindest eine Verunreinigungskonzentration hat, der eine Größenordnung niedriger als die Verunreinigungskonzentration an dem Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung ist.
  • Hier in 1C ist die äußere Kante der Öffnung 201 der ersten Maske als die durchgezogene Linie 220 gezeigt. Wie in 1C gezeigt, ist die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats umgeben von der äußeren Kante der Öffnung 201 der ersten Maske. Das heißt, die orthogonale Projektion der Öffnung 201 der ersten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats enthält die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats.
  • Weil die Öffnung der ersten Maske und die Öffnung der zweiten Maske solch eine Beziehung haben, kann die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang der ersten Richtung länger als die Länge L2 des zweiten Akkumulationsbereichs 108 entlang der ersten Richtung gemacht werden.
  • Wenn Maskenmuster unter Verwendung von CAD designed werden, kann die Positionsbeziehung zwischen zwei Masken durch Überlagern der Designzeichnungen der zwei Masken auf einer CAD-Zeichnung bestätigt werden.
  • In einem Aspekt dieses Ausführungsbeispiels ist der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die durch Ionenimplantation durch Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet wird, an einer tieferen Position als der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung, der durch Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet wird. Wenn eine Vielzahl von Peaks durch Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet werden, sind sie alle an Positionen, die tiefer als der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung ist, die durch Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet wird.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann der überlappende Bereich zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 reduziert werden. Alternativ überlappen der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 überhaupt nicht. Das heißt, in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt kann der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen kann eine Potentialtasche kaum gebildet werden, wenn Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts transferiert werden. Als ein Ergebnis wird die Transfereffizienz verbessert.
  • Ein weiterer Aspekt dieses Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Die erste Maske, die in 1B gezeigt ist, enthält den ersten Maskenabschnitt 210 und den zweiten Maskenabschnitt 211, die voneinander durch die Öffnung 201 getrennt sind. In der ersten Maske ist die Öffnung 201 so gebildet, dass sie den ersten Maskenabschnitt 210 umgibt. Die Verunreinigung wird nicht in den Bereich unter dem ersten Maskenabschnitt 210 der ersten Maske implantiert. Aus diesem Grund ist die N-Typ Verunreinigungskonzentration des Bereichs kaum höher als die bevor dem Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107.
  • Hier fallen die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske, die in 1C gezeigt ist, auf die Ebene miteinander zusammen. Das heißt, der erste Akkumulationsbereich 107 kann so gebildet werden, dass die Verunreinigungskonzentration des Bereichs, in den die N-Typ Verunreinigung in einer Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 (dem Bereich, der der Öffnung 202 entspricht) implantiert wird, kaum wächst.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann der überlappende Bereich zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 reduziert werden. Alternativ können der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 überhaupt nicht überlappen. Das heißt, in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt kann der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird eine Potentialtasche kaum gebildet, wenn Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts transferiert werden. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz verbessert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel fallen die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf die Ebene miteinander zusammen. Jedoch kann der oben beschriebene vorteilhafte Effekt des Verbesserns der Transfereffizienz erhalten werden, solange die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske zumindest teilweise überlappen.
  • Als Nächstes werden Modifikationen des Herstellungsverfahrens unter Verwendung der in 1B und 1C gezeigten Masken beschrieben. In einigen Modifikationen kann beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 und beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 die Verunreinigung in die gleiche Tiefe implantiert werden.
  • 2 zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. Der zweite Akkumulationsbereich 108 enthält einen ersten Teil 108a und einen zweiten Teil 108b. Die verschiedenen Teile sind die gleichen wie die in 1A. Der erste Teil 108a und der zweite Teil 108b sind durch Ausführen von zwei Ionenimplantationsvorgängen gebildet, die in einer Energie verschieden sind, wobei die Maske, die in 1C gezeigt ist, verwendet wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist der erste Teil 108a des zweiten Akkumulationsbereichs 108 in der gleichen Tiefe wie der erste Akkumulationsbereich 107 angeordnet. Insbesondere ist der Peak einer Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die bei der Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet wird, und der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die bei der Ionenimplantation zum Bilden des ersten Teils 108a des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet wird, in der gleichen Tiefe P1 lokalisiert. Der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Teils 108b des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet wird, ist bei einer Tiefe P2 lokalisiert. Der zweite Teil 108b ist an einer Position gebildet, die tiefer als der erste Akkumulationsbereich 107 ist.
  • Auch in solch einer Konfiguration kann aufgrund der Tatsache, dass die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 der ersten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf die Ebene zusammenfallen oder teilweise überlappen, der Effekt des Verbesserns der Transfereffizienz erhalten werden.
  • Durch Bilden eines Halbleiterbereichs des P-Typs wie zum Beispiel dem Wannenbereich 102, in dem Bereich des ersten Maskenabschnitts 210 vor einem Ausführen einer Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 kann der Halbleiterbereich 150 des P-Typs gleichzeitig mit dem Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet werden.
  • Das heißt, durch Ausführen einer Ionenimplantation unter Verwendung der ersten Maske, die in 1B gezeigt ist, können der erste Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107, der Halbleiterbereich 150 des P-Typs und der zweite Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107, die in der ersten Richtung angebracht sind, einfach gebildet werden.
  • Gemäß solch einer Konfiguration können der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 einfach verarmt werden. Das heißt, die ganzen ersten und zweiten Akkumulationsbereiche 107 und 108 können bei einer niedrigeren Spannung verarmt werden. Deswegen können Ladungen bei einer niedrigeren Spannung transferiert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird der Oberflächenbereich 106 durch Ionenimplantation unter Verwendung einer dritten Maske mit einer Öffnung gebildet, die in ihrer Form verschieden von der Öffnung 202 der zweiten Maske ist. Das Muster der dritten Maske kann zum Beispiel das sein, das in 1B oder 3B gezeigt ist. Wenn die Öffnung 202 der zweiten Maske und die Öffnung der dritten Maske ähnlich zueinander aber nicht kongruent miteinander sind, sind sie in einer Form verschieden. Im Allgemeinen werden zwei Objekte, die ähnlich zueinander aber nicht kongruent sind, in dieser Beschreibung als verschieden in ihrer Form bezeichnet. Der Oberflächenbereich 106 kann unter Verwendung von Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, gebildet werden.
  • Vor einem Bilden des Oberflächenbereichs 106 kann die Transfergateelektrode 105 gebildet werden. In diesem Fall wird die Ionenimplantation zum Bilden des Oberflächenbereichs 106 ausgeführt, wobei zumindest ein Teil der Transfergateelektrode 105 der Öffnung der dritten Maske ausgesetzt ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die N-Typ Verunreinigung ein Donor wie zum Beispiel Phosphor oder Arsen. Beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs und beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 kann der gleiche Typ an Verunreinigung verwendet werden. Alternativ können verschiedene Typen von Verunreinigungen dabei verwendet werden. Zum Beispiel kann Arsen zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 verwendet werden, und Phosphor kann zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die P-Typ Verunreinigung ein Akzeptor wie zum Beispiel Bor. Bor wird bei einer Ionenimplantation zum Bilden des Oberflächenbereichs 106 verwendet.
  • Die Masken dieses Ausführungsbeispiels werden aus Photoresist gebildet. In diesem Fall werden die Masken unter Verwendung von Photolithographie gemustert. Alternativ können die Masken harte Masken sein, die aus einer Oxidschicht oder einer Nitridschicht gebildet sind. In diesem Fall werden die Masken durch Ätzen gemustert.
  • Eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Der Abstand vom Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein erster Abstand bezeichnet. Der Abstand von dem Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des ersten Akkumulationsbereichs 107 auf die Ebene zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein zweiter Abstand bezeichnet. Hier, in der Modifikation dieses Ausführungsbeispiels, kann der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist der zweite Akkumulationsbereich 108 nahe der Transfergateelektrode 105 angeordnet, und deswegen kann die Transfereffizienz weiter verbessert werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Struktur des ersten Akkumulationsbereichs und dem Verfahren zu seinem Herstellen. Deswegen werden nur die Unterschiede von dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Abschnitte wie denen des ersten Ausführungsbeispiels wird weggelassen.
  • 3A zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. Die gleichen Bezugszeichen werden verwendet, um die gleichen Abschnitte wie jene in 1A zu bezeichnen. Hier wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel enthält ein erster Akkumulationsbereich einen ersten Teil 109 und einen zweiten Teil 107, der verschieden von dem ersten Teil ist. Der erste Teil 109 und der zweite Teil 107 sind in einer Richtung entlang der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats angebracht. Die Verunreinigungskonzentration des ersten Teils 109 ist niedriger als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Teils 107. Der zweite Teil 107 ist der gleiche wie der erste Akkumulationsbereich 107 des ersten Ausführungsbeispiels.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Akkumulationsbereich 108 unter dem ersten Teil 109 des ersten Akkumulationsbereichs angebracht. Mit anderen Worten hat ein Teil (erster Teil 109) des ersten Akkumulationsbereichs, der über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet ist, eine geringere Verunreinigungskonzentration als die eines anderen Teils (zweiter Teil 107) des ersten Akkumulationsbereichs.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird beim Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts eine Potentialtasche kaum gebildet. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz verbessert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind der zweite Teil 107 des ersten Akkumulationsbereichs und der zweite Akkumulationsbereich 108 Halbleiterbereiche des N-Typs, die miteinander zusammenhängen. Jedoch kann ein Halbleiterbereich des P-Typs zwischen dem zweiten Teil 107 des ersten Akkumulationsbereichs und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet sein. Wenn die ganzen ersten und zweiten Akkumulationsbereiche verarmt sind, kann der Halbleiterbereich des P-Typs, der zwischen dem zweiten Teil 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 geschoben ist, verarmt sein. Aufgrund solch einer Konfiguration sind der erste Akkumulationsbereich und der zweite Akkumulationsbereich 108 elektrisch miteinander verbunden.
  • Die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs entlang der ersten Richtung ist größer als die Länge L2 des zweiten Akkumulationsbereichs 108 entlang der ersten Richtung. Das heißt, der zweite Akkumulationsbereich 108, der enger ist als der erste Akkumulationsbereich, erstreckt sich in der Tiefenrichtung des Substrats. Aus diesem Grund kann die Sättigungsladungsmenge und die Sensitivität verbessert werden, während die Transfereffizienz beibehalten wird.
  • Als Nächstes werden ein Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels und eine Maske, die dabei verwendet wird, beschrieben. Der erste Akkumulationsbereich und der zweite Akkumulationsbereich 108 werden jeweils durch ein Verfahren mit dem Schritt einer Ionenimplantation einer N-Typ Verunreinigung in das Halbleitersubstrat gebildet. Durch die Tatsache, dass die P-Typ Verunreinigung in den ersten Teil 109 des ersten Akkumulationsbereichs implantiert wird, wird die Verunreinigungskonzentration angepasst.
  • 3B und 3C zeigen schematisch die Muster von Masken, die jeweils in einem Ionenimplantationsprozess verwendet werden. 3B und 3C zeigen orthogonale Projektionen der Muster der Masken auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats. Wenn eine Maske unter Verwendung von CAD designed wird, ist gewöhnlich die orthogonale Projektion des Musters der Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats äquivalent zu einer CAD-Zeichnung, die auf einer Anzeige oder Papier angezeigt wird. Natürlich ist eine CAD-Zeichnung eine Designzeichnung, und deswegen kann es einen Herstellfehler zwischen einem eigentlichen Muster einer Maske und einer CAD-Zeichnung geben.
  • Eine erste Maske, die zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs verwendet wird, ist schematisch in 3B gezeigt. In 3B ist die Position der Transfergateelektrode 105 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Der Querschnitt entlang der Linie IIIA-IIIA von 3B entspricht dem Querschnitt, der schematisch in 3A gezeigt ist.
  • Die erste Maske hat eine Öffnung 201. Die erste Maske enthält einen Maskenabschnitt 213. Bei einer Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs wird die Verunreinigung durch die Öffnung 201 in das Halbleitersubstrat implantiert. Die Verunreinigung wird nicht in den Bereich implantiert, in dem der Maskenabschnitt 213 angeordnet ist. Deswegen wird der erste Akkumulationsbereich an einer Position gebildet, die der Öffnung 201 entspricht. Das heißt, die Öffnung 201 von 3B zeigt das planare Layout des ersten Akkumulationsbereichs. Jedoch muss wegen des Neigungswinkels der Ionenimplantation, Streuung in dem Halbleitersubstrat und Ähnlichem die orthogonale Projektion des ersten Akkumulationsbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats nicht exakt mit der orthogonalen Projektion der Öffnung 201 auf die Ebene zusammenfallen.
  • Die Transfergateelektrode 105 kann vor einem Bilden des ersten Akkumulationsbereichs gebildet werden. In diesem Fall wird eine Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs mit zumindest einem Teil der Transfergateelektrode 105, die der Öffnung 201 ausgesetzt ist, ausgeführt.
  • Eine zweite Maske, die zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird, ist schematisch in 3C gezeigt. In 3C ist die Position der Transfergateelektrode 105 durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Der Querschnitt, der entlang einer Linie IIIA-IIIA von 3C genommen wird, entspricht dem Querschnitt, der schematisch in 3A gezeigt ist.
  • Die zweite Maske hat eine Öffnung 202. Die zweite Maske enthält einen Maskenabschnitt 212. Beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 wird die Verunreinigung durch die Öffnung 202 in das Halbleitersubstrat implantiert. Die Verunreinigung wird noch nicht in den Bereich implantiert, in dem der Maskenabschnitt 212 angeordnet ist. Deswegen wird der zweite Akkumulationsbereich 108 an einer Position gebildet, die der Öffnung 202 entspricht. Das heißt, die Öffnung 202 von 3C zeigt das planare Layout des zweiten Akkumulationsbereichs 108. Jedoch muss die orthogonale Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats wegen dem Neigungswinkel der Ionenimplantation, Streuung in dem Halbleitersubstrat und Ähnlichem nicht exakt mit der orthogonalen Projektion der Öffnung 202 auf die Ebene zusammenfallen.
  • Beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 wird die Verunreinigung in einer Position implantiert, die tiefer als der Bereich ist, in den die Verunreinigung durch Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs implantiert wird. Im Allgemeinen kann eine Verunreinigung durch Ausführen der Ionenimplantation bei höherer Energie in einer tieferen Position implantiert werden. Deswegen ist in diesem Ausführungsbeispiel die Energie der Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 höher als die Energie der Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107. Selbst wenn jedoch die Energie dieselbe ist, kann die Eindringtiefe gemäß der Valenz des Ions und der Ionensorte variieren.
  • Hier in 3C ist die äußere Kante der Öffnung 201 der ersten Maske durch die durchgezogene Linie 220 gezeigt. Wie in 3C gezeigt, ist die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats durch die äußere Kante der Öffnung 201 der ersten Maske umgeben. Das heißt, die orthogonale Projektion der Öffnung 201 der ersten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats umfasst die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats.
  • Weil die Öffnung der ersten Maske und die Öffnung der zweiten Maske so eine Beziehung haben, kann die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs entlang der ersten Richtung länger gemacht werden als die Länge L2 des zweiten Akkumulationsbereichs entlang der ersten Richtung.
  • Wenn die Maskenmuster unter Verwendung von CAD designed werden, kann die Positionsbestimmung zwischen zwei Masken durch Überlagern der Designzeichnungen der zwei Masken auf einer CAD-Zeichnung bestätigt werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird der Oberflächenbereich 106 durch Ionenimplantation unter Verwendung einer dritten Maske mit einer Öffnung gebildet, die in ihrer Form verschieden von der zweiten Maske ist. Der Oberflächenbereich 106 kann unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Techniken gebildet werden.
  • Vor dem Bilden des Oberflächenbereichs 106 kann die Transfergateelektrode 105 gebildet werden. In diesem Fall wird die Ionenimplantation zum Bilden des Oberflächenbereichs 106 ausgeführt, wobei zumindest ein Teil der Transfergateelektrode 105 der Öffnung der dritten Maske ausgesetzt ist.
  • 3C zeigt schematisch das Muster einer vierten Maske. Unter Verwendung der vierten Maske wird die P-Typ Verunreinigung in den ersten Teil 109 des ersten Akkumulationsbereichs ionenimplantiert. Die vierte Maske hat eine Öffnung 202. Die vierte Maske enthält einen Maskenabschnitt 212. Beim Ionenimplantieren der P-Typ Verunreinigung wird die Verunreinigung durch die Öffnung 202 in das Halbleitersubstrat implantiert. Die Verunreinigung wird nicht in den Bereich implantiert, in dem der Maskenabschnitt 212 angeordnet ist. Deswegen wird der erste Teil 109 des ersten Akkumulationsbereichs an einer Position gebildet, die der Öffnung 202 entspricht. Das heißt, die Öffnung 202 von 3C zeigt das planare Layout des ersten Teils 109 des ersten Akkumulationsbereichs. Die orthogonale Projektion des ersten Teils 109 des ersten Akkumulationsbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats muss jedoch wegen dem Neigungswinkel der Ionenimplantation, Streuung in dem Halbleitersubstrat und Ähnlichem nicht exakt mit der orthogonalen Projektion der Öffnung 202 auf die Ebene zusammenfallen.
  • Beim Ionenimplantieren unter Verwendung der vierten Maske wird die P-Typ Verunreinigung in eine Position implantiert, die flacher als der zweite Akkumulationsbereich 108 ist. Im Allgemeinen kann eine Verunreinigung in eine flachere Position implantiert werden, indem die Ionenimplantation bei einer niedrigeren Energie ausgeführt wird. So ist in diesem Ausführungsbeispiel die Energie der Ionenimplantation unter Verwendung der vierten Maske niedriger als die Energie der Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108. Jedoch kann die Eindringtiefe der Verunreinigung gemäß der Valenz des Ions und der Ionensorte variieren.
  • In 3C ist die äußere Kante der Öffnung 201 der ersten Maske durch die durchgezogene Linie 220 gezeigt. Wie in 3C gezeigt, ist die orthogonale Projektion der Öffnung 202 auf die vierte Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats von der äußeren Kante der Öffnung 201 der ersten Maske umgeben. Das heißt, die orthogonale Projektion der Öffnung 201 der ersten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats umfasst die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der vierten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird eine gemeinsame Maske als die zweite Maske und die vierte Maske verwendet. Das heißt, die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der vierten Maske auf die Ebene fallen miteinander zusammen. Die orthogonale Projektion der Öffnung der zweiten Maske und die orthogonale Projektion der Öffnung der vierten Maske müssen nur zumindest teilweise überlappen. In diesem Fall können die zweite Maske und die vierte Maske getrennt voneinander gebildet werden.
  • Die Öffnung der ersten Maske und die Öffnung der vierten Maske haben solch eine Beziehung. Deswegen wird durch das Ionenimplantieren unter Verwendung der vierten Maske die P-Typ Verunreinigung in einen Teil des ersten Akkumulationsbereichs implantiert, der über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 ist. Der Teil, in den die P-Typ Verunreinigung implantiert wird, hat eine niedrige N-Typ Verunreinigungskonzentration. Deswegen kann der erste Teil 109 mit einer Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die des zweiten Teils 107, gebildet werden.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird beim Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts eine Potentialtasche kaum gebildet. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz verbessert werden.
  • Insbesondere tendiert ein Teil des ersten Akkumulationsbereichs, der über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 angeordnet ist, dazu, eine hohe Verunreinigungskonzentration zu haben. Deswegen wird die P-Typ Verunreinigung in den Teil ionenimplantiert, und deswegen ist der vorteilhafte Effekt des Verbesserns der Transfereffizienz hoch.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann die in 1B gezeigt Maske beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs verwendet werden. In diesem Fall enthält die erste Maske die Öffnung 201 und den ersten Maskenabschnitt 210 und den zweiten Maskenabschnitt 211, die durch die Öffnung 201 getrennt sind. Die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats und die orthogonale Projektion der Öffnung 202 der zweiten Maske auf die Ebene fallen zusammen oder überlappen zumindest teilweise.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann der überlappende Bereich zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 reduziert werden. Alternativ überlappen der erste Akkumulationsbereich 107 und der zweite Akkumulationsbereich 108 überhaupt nicht. Das heißt, in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt kann der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird beim Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts eine Potentialtasche kaum gebildet. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz weiter verbessert werden.
  • Beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs und Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 kann die N-Typ Verunreinigung in den gleichen Bereich implantiert werden. In diesem Fall wird durch die Tatsache, dass die P-Typ Verunreinigung in den Bereich durch Ionenimplantation unter Verwendung der vierten Maske implantiert wird, der vorteilhafte Effekt des Verbesserns der Transfereffizienz ausgeprägter.
  • Eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung, die durch das Herstellverfahren dieses Ausführungsbeispiels hergestellt wird, kann einen Halbleiterbereich 150 des P-Typs anstelle des ersten Teils 109 des ersten Akkumulationsbereichs haben. Durch Erhöhen der Dosis der Ionenimplantation unter Verwendung der vierten Maske kann der Halbleiterbereich 150 des P-Typs gebildet werden. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung kann in diesem Fall die in 1A gezeigte Struktur haben.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die N-Typ Verunreinigung ein Donor wie z.B. Phosphor oder Arsen. Beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs und beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 kann der gleiche Typ von Verunreinigung verwendet werden. Alternativ können verschiedene Typen von Verunreinigungen verwendet werden. Zum Beispiel kann Arsen zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 und Phosphor zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die P-Typ Verunreinigung ein Akzeptor wie z.B. Bor. Bor wird beim Ionenimplantieren zum Bilden des Oberflächenbereichs 106 verwendet. Bor wird beim Ionenimplantieren unter Verwendung der vierten Maske verwendet.
  • Die Masken dieses Ausführungsbeispiels sind aus Photoresist gebildet. In diesem Fall werden die Masken unter Verwendung von Photolithographie gemustert. Alternativ können die Masken harte Masken sein, die aus einer Oxidschicht oder einer Nitridschicht gebildet sind. In diesem Fall werden die Masken durch Ätzen gemustert.
  • Eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Der Abstand von dem Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein erster Abstand bezeichnet. Der Abstand von dem Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des ersten Akkumulationsbereichs 107 auf die Ebene zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein zweiter Abstand bezeichnet. Hier, in der Modifikation des Ausführungsbeispiels, kann der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist der zweite Akkumulationsbereich 108 näher an der Transfergateelektrode 105 angeordnet, und deswegen kann die Transfereffizienz weiter verbessert werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass Ionenimplantation der P-Typ Verunreinigung unter Verwendung der vierten Maske nicht ausgeführt wird. So werden nur die Unterschiede von dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Abschnitte wie denen des zweiten Ausführungsbeispiels wird weggelassen.
  • 4 zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. In 4 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen Abschnitte wie die in 1A, 2 oder 3A zu bezeichnen. Wie in 4 gezeigt, ist der Halbleiterbereich 150 des P-Typs des ersten Ausführungsbeispiels nicht angeordnet. Anders als in dem zweiten Ausführungsbeispiel enthält der erste Akkumulationsbereich 107 nicht den ersten Teil 109 mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration. Das heißt, der erste Akkumulationsbereich 107 hat eine Verunreinigungskonzentrationsverteilung, die im Wesentlichen, außer in der Nähe des PN-Übergangs, gleichförmig entlang der ersten Richtung parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats ist.
  • Das Verfahren zum Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch wird beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 die in 3B gezeigte Maske verwendet. Das heißt, ein Teil des ersten Akkumulationsbereichs 107 wird über dem zweiten Akkumulationsbereich 108 gebildet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung, der durch Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet wird, an einer Position, die tiefer als der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung ist, die durch Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet wird. Wenn eine Vielzahl von Peaks durch Ionenimplantation zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 gebildet werden, sind sie alle an Positionen, die tiefer als der Peak der Verunreinigungskonzentrationsverteilung ist, die durch eine Ionenimplantation zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 gebildet wird.
  • Gemäß solch einer Konzentration überlappen die Peaks der Verunreinigungskonzentrationsverteilung nicht. Deswegen kann in dem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt der Bereich mit einer hohen N-Typ Verunreinigungskonzentration reduziert werden. Deswegen wird beim Transferieren von Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts eine Potentialtasche kaum gebildet. Als ein Ergebnis kann die Transfereffizienz verbessert werden.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den dritten und vierten Ausführungsbeispielen in der Struktur des zweiten Akkumulationsbereichs. So werden nur die Unterschiede von den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen beschrieben, und die Beschreibung von gleichen Abschnitten wie denen der ersten und dritten Ausführungsbeispiele wird weggelassen.
  • 5A zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von zweiten Akkumulationsbereichen 108 je ersten Akkumulationsbereich 107 angeordnet. Jeder der zweiten Akkumulationsbereiche 108 erstreckt sich in der Tiefenrichtung. Die Länge L1 des ersten Akkumulationsbereichs 107 entlang einer ersten Richtung parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats ist größer als die Länge L2 des Bereichs, in dem die Vielzahl der zweiten Akkumulationsbereiche 108 angeordnet sind, entlang der ersten Richtung.
  • Das Verfahren zum Herstellen der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist das gleiche wie das des zweiten Ausführungsbeispiels. Das Muster der ersten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 verwendet wird, ist schematisch in 5B gezeigt. Das Muster einer zweiten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden der Vielzahl von zweiten Akkumulationsbereichen 108 verwendet wird, ist schematisch in 5C gezeigt. Wie in 5C gezeigt, werden in diesem Ausführungsbeispiel vier zweite Akkumulationsbereiche 108 gebildet. Der Querschnitt, der entlang einer Linie VA-VA von 5B, 5C genommen wird, entspricht dem Querschnitt, der schematisch in 5A gezeigt ist.
  • 5C zeigt schematisch eine vierte Maske, die für eine Ionenimplantation der P-Typ Verunreinigung verwendet wird. Jedoch kann es sein, dass die P-Typ Verunreinigung nur in Teile über einigen der Vielzahl von zweiten Akkumulationsbereichen 108 implantiert wird. Alternativ kann, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, die Ionenimplantation für die P-Typ Verunreinigung nicht ausgeführt werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration wird eine Vielzahl von zweiten Akkumulationsbereichen 108 angeordnet. Die Fläche eines PN-Übergangs des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts kann dadurch erhöht werden. Deswegen kann zusätzlich zu den vorteilhaften Effekten der ersten und dritten Ausführungsbeispiele die Anzahl von Sättigungsladungen erhöht werden.
  • Der Abstand von dem Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein erster Abstand bezeichnet. Der Abstand von dem Schwerpunkt der orthogonalen Projektion des ersten Akkumulationsbereichs 107 auf die Ebene zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode 105 auf die Ebene wird als ein zweiter Abstand bezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist zumindest für einen der Vielzahl der zweiten Akkumulationsbereiche 108 der erste Abstand kleiner als der zweite Abstand. Gemäß solch einer Konfiguration ist der zweite Akkumulationsbereich 108 nahe an der Transfergateelektrode 105 angeordnet, und deswegen kann die Transfereffizienz weiter verbessert werden.
  • Eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels wird beschrieben. 5D zeigt schematisch das Muster einer zweiten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird. Wie in 5D gezeigt, ist die Öffnung 202 der zweiten Maske rechteckig. Die kurze Seite des Rechtecks ist kürzer als die Länge des ersten Akkumulationsbereichs 107 in einer Richtung parallel zu der kurzen Seite. Auf der anderen Seite kann die lange Seite des Rechtecks länger als die Länge des ersten Akkumulationsbereichs 107 in einer Richtung parallel zu der langen Seite sein.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann durch eine Verarmungsschicht, die sich von einem Wannenbereich 102, der der langen Seite des Rechtecks benachbart ist, erstreckt, der zweite Akkumulationsbereich 108 verarmt werden. Pfeile 203 von 5D zeigen die Richtung, in der sich die Verarmungsschicht von dem Wannenbereich 102 erstreckt, der benachbart zu der langen Seite des Rechtecks ist. Deswegen kann das Volumen des zweiten Akkumulationsbereichs 108 vergrößert werden, ohne die Spannung zu vergrößern, die zum Verarmen des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird. Das heißt, die Anzahl von Sättigungsladungen kann erhöht werden, während die Spannung, die zum Transfer der Ladungen verwendet wird, abnimmt.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Positionsbeziehung zwischen dem ersten Akkumulationsbereich und dem zweiten Akkumulationsbereich. So werden nur die Unterschiede von dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und die Beschreibung der gleichen Abschnitte wie denen des ersten Ausführungsbeispiels wird weggelassen.
  • 6A zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. Die gleichen Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Abschnitte wie die in 1A zu bezeichnen. Hier wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Das Herstellverfahren dieses Ausführungsbeispiels ist das gleiche wie das des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch ist eine Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird, verschieden von der des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 6B zeigt schematisch das Muster einer ersten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 verwendet wird. Die erste Maske ist die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 6C zeigt schematisch das Muster einer zweiten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird. Hier in 6C ist die äußere Kante des ersten Maskenabschnitts 210 der ersten Maske durch die durchgezogene Linie 600 gezeigt. Wie in 6C gezeigt umfasst die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats die orthogonale Projektion der Öffnung 202 auf die Ebene.
  • In einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung, die unter Verwendung solcher Masken hergestellt wird, umfasst die orthogonale Projektion des Halbleiterbereichs 150 des P-Typs auf eine Ebene parallel zu Oberfläche SR des Halbleitersubstrats die orthogonale Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf die Ebene.
  • Gemäß solch einer Konfiguration kann der überlappende Bereich zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 beinahe eliminiert werden. Die Transfereffizienz kann weiter verbessert werden.
  • Die Untersuchung der Erfinder zeigt, dass die Potentialbarriere zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 ausreichend klein ist, und deswegen die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 beibehalten wird. Aus diesem Grund können auch in der Struktur, die in 6A gezeigt ist, Ladungen des zweiten Akkumulationsbereichs transferiert werden.
  • 6B und 6C zeigen die orthogonalen Projektionen der Muster der Masken auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats. Wenn eine Maske unter Verwendung von CAD designed wird, ist gewöhnlich die orthogonale Projektion des Musters der Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats äquivalent zu einer CAD-Zeichnung, die auf einer Anzeige oder Papier angezeigt wird. Natürlich ist eine CAD-Zeichnung eine Designzeichnung und deswegen kann es einen Herstellfehler zwischen einem eigentlichen Muster einer Maske und einer CAD-Zeichnung geben.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Positionsbeziehung zwischen dem ersten Akkumulationsbereich und dem zweiten Akkumulationsbereich. So werden nur die Unterschiede von dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, und die Beschreibung von gleichen Abschnitten wie denen des ersten Ausführungsbeispiels wird weggelassen.
  • 7A zeigt schematisch die Querschnittsstruktur einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung. Die gleichen Bezugszeichen werden verwendet, um die gleichen Abschnitte wie die in 1A zu bezeichnen. Hier wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
  • Das Herstellverfahren dieses Ausführungsbeispiels ist das gleiche wie das des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch ist eine Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird, verschieden von der des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 7B zeigt schematisch das Muster einer ersten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des ersten Akkumulationsbereichs 107 verwendet wird. Die erste Maske ist dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 7C zeigt schematisch das Muster einer zweiten Maske, die beim Ionenimplantieren zum Bilden des zweiten Akkumulationsbereichs 108 verwendet wird. Hier in 7C ist die äußere Kante des ersten Maskenabschnitts 210 der ersten Maske durch die durchgezogene Linie 700 gezeigt. Wie in 7C gezeigt, umfasst die orthogonale Projektion der Öffnung 202 auf einer Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts 210 auf die Ebene.
  • In einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung, die unter Verwendung solcher Masken hergestellt wird, umfasst die orthogonale Projektion des zweiten Akkumulationsbereichs 108 auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats die orthogonale Projektion des Halbleiterbereichs 150 des P-Typs auf die Ebene.
  • Gemäß solch einer Konfiguration wird die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 ausreichend beibehalten, selbst wenn eine Fehlausrichtung der Maske auftritt. Deswegen ist die Möglichkeit, dass eine Potentialtasche durch Fehlausrichtung von einer Maske gebildet wird, reduziert, während der überlappende Bereich zwischen dem ersten Akkumulationsbereich 107 und dem zweiten Akkumulationsbereich 108 reduziert wird.
  • 7B und 7C zeigen orthogonale Projektionen von Mustern von Masken auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats. Wenn eine Maske unter Verwendung von CAD designed wird, ist gewöhnlich die orthogonale Projektion des Musters der Maske auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche SR des Halbleitersubstrats äquivalent zu einer CAD-Zeichnung, die auf einer Anzeige oder Papier angezeigt wird. Natürlich ist eine CAD-Zeichnung eine Designzeichnung, und deswegen kann es einen Herstellfehler zwischen einem eigentlichen Muster der Maske und einer CAD-Zeichnung geben.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung mit einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt und einem Transferabschnitt. Der Transferabschnitt transferiert Ladungen des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts. Der photoelektrische Umwandlungsabschnitt enthält erste und zweite Halbleiterbereiche eines ersten Ladungsträgertyps. Ladungen, die durch die photoelektrische Umwandlung erzeugt werden, werden in den ersten und zweiten Halbleiterbereichen akkumuliert. Gemäß der Struktur der ersten und zweiten Halbleiterbereiche des Ausführungsbeispiels oder des Verfahrens zum Herstellen von ihnen kann die Transfereffizienz von Ladungen verbessert werden, während die Sensitivität des photoelektrischen Umwandlungsabschnitts verbessert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2005-167187 [0002]

Claims (22)

  1. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung mit: einem Halbleitersubstrat; einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt mit ersten und zweiten Halbleiterbereichen eines ersten Ladungsträgertyps, der in dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; einem Transferabschnitt zum Transferieren einer Ladung der ersten und zweiten Halbleiterbereiche; und einem dritten Halbleiterbereich eines zweiten Ladungsträgertyps, der über dem ersten Halbleiterbereich angeordnet ist, wobei der erste Halbleiterbereich sich entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt, der erste Halbleiterbereich einen Teil enthält, der eine geringere Verunreinigungskonzentration als die eines anderen Teils des ersten Halbleiterbereichs hat, der zweite Halbleiterbereich unter dem Teil angeordnet ist, der die geringere Verunreinigungskonzentration hat, und eine Länge des ersten Halbleiterbereichs entlang der ersten Richtung größer als eine Länge des zweiten Halbleiterbereichs entlang der ersten Richtung ist.
  2. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung mit: einem Halbleitersubstrat; einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt mit ersten und zweiten Halbleiterbereichen eines ersten Ladungsträgertyps, der in dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; einem Transferabschnitt zum Transferieren einer Ladung der ersten und zweiten Halbleiterbereiche; einem dritten Halbleiterbereich eines zweiten Ladungsträgertyps, der über den ersten Halbleiterbereich angeordnet ist; und einem vierten Halbleiterbereich des zweiten Ladungsträgertyps, wobei der erste Halbleiterbereich einen ersten Teil und einen zweiten Teil verschieden von dem ersten Teil enthält, wobei der erste Teil, der zweite Teil und der vierte Halbleiterbereich in einer gleichen Tiefe in dem Halbleitersubstrat angeordnet sind, wobei der erste Teil, der vierte Halbleiterbereich, und der zweite Teil in dieser Reihenfolge entlang einer ersten Richtung parallel zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats angebracht sind, wobei der zweite Halbleiterbereich unter dem vierten Halbleiterbereich angeordnet ist, und wobei eine Länge des ersten Halbleiterbereichs entlang der ersten Richtung größer als eine Länge des zweiten Halbleiterbereichs entlang der ersten Richtung ist.
  3. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine orthogonale Projektion des Teils mit der niedrigeren Verunreinigungskonzentration auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats und eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf die Ebene miteinander zusammenfallen.
  4. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine orthogonale Projektion des Teils mit der niedrigeren Verunreinigungskonzentration auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf die Ebene umfasst.
  5. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine orthogonale Projektion des Teils mit der niedrigeren Verunreinigungskonzentration auf die Ebene umfasst.
  6. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats und eine orthogonale Projektion des vierten Halbleiterbereichs auf die Ebene miteinander zusammenfallen.
  7. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine orthogonale Projektion des vierten Halbleiterbereichs auf die Ebene umfasst.
  8. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei eine orthogonale Projektion des vierten Halbleiterbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine orthogonale Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf die Ebene umfasst.
  9. Photoelektrische Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Transferabschnitt eine Transfergateelektrode enthält, und ein Abstand von dem Zentrum einer orthogonalen Projektion des zweiten Halbleiterbereichs auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu einer orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode auf die Ebene kleiner ist als ein Abstand von dem Zentrum einer orthogonalen Projektion des ersten Halbleiterbereichs auf die Ebene zu der orthogonalen Projektion der Transfergateelektrode auf die Ebene.
  10. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung mit einem Halbleitersubstrat, einem photoelektrischen Umwandlungsabschnitt mit ersten und zweiten Halbleiterbereichen eines ersten Ladungsträgertyps, einem Transferabschnitt zum Transferieren einer Ladung der ersten und zweiten Halbleiterbereiche, und einem dritten Halbleiterbereich eines zweiten Ladungsträgertyps, der über dem ersten Halbleiterbereich angeordnet ist, wobei das Verfahren aufweist: Ionenimplantieren einer ersten Verunreinigung eines ersten Ladungsträgertyps in das Halbleitersubstrat unter Verwendung einer ersten Maske mit einer ersten Öffnung, um den ersten Halbleiterbereich zu bilden; Ionenimplantieren einer zweiten Verunreinigung des ersten Ladungsträgertyps in das Halbleitersubstrat unter Verwendung einer zweiten Maske mit einer zweiten Öffnung, um den zweiten Halbleiterbereich zu bilden; Ionenimplantieren einer dritten Verunreinigung des zweiten Ladungsträgertyps in das Halbleitersubstrat unter Verwendung einer dritten Maske mit einer dritten Öffnung, um den dritten Halbleiterbereich zu bilden; und Ionenimplantieren einer vierten Verunreinigung des zweiten Ladungsträgertyps in das Halbleitersubstrat unter Verwendung einer vierten Maske mit einer vierten Öffnung, wobei eine orthogonale Projektion der ersten Öffnung auf eine Ebene parallel zu der Oberfläche des Halbleitersubstrats eine orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene und eine orthogonale Projektion der vierten Öffnung auf die Ebene umfasst, die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene und die orthogonale Projektion der vierten Öffnung auf die Ebene zumindest teilweise miteinander überlappen, eine Form der dritten Öffnung und eine Form der vierten Öffnung verschieden voneinander sind, die zweite Verunreinigung in eine Position implantiert wird, die tiefer als ein Bereich ist, in den die erste Verunreinigung implantiert wird, und die vierte Verunreinigung zumindest in einen Teil des Bereichs implantiert wird, in den die erste Verunreinigung implantiert wird.
  11. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei das Ionenimplantieren unter Verwendung der ersten Maske mit einer ersten Energie ausgeführt wird, und das Ionenimplantieren unter Verwendung der zweiten Maske mit einer zweiten Energie durchgeführt wird, die höher als die ersten Energie ist.
  12. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei das Ionenimplantieren unter Verwendung der vierten Maske mit einer dritten Energie ausgeführt wird, die niedriger als die zweite Energie ist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine gemeinsame Maske als die zweite und vierte Masken verwendet wird, und die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene und die orthogonale Projektion der vierten Öffnung auf die Ebene miteinander zusammenfallen.
  14. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei sowohl die zweite Verunreinigung als auch die vierte Verunreinigung zumindest in einen Teil des Bereichs implantiert werden, in den die erste Verunreinigung implantiert wird.
  15. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Transferabschnitt eine Transfergateelektrode enthält, und das Ionenimplantieren unter Verwendung der ersten Maske ausgeführt wird, während die Transfergateelektrode durch die erste Öffnung ausgesetzt ist.
  16. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Transferabschnitt eine Transfergateelektrode enthält, und das Ionenimplantieren unter Verwendung der dritten Maske ausgeführt wird, während die Transfergateelektrode durch die dritte Öffnung ausgesetzt ist.
  17. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die erste Maske einen ersten Maskenabschnitt und einen zweiten Maskenabschnitt enthält, die voneinander durch die erste Öffnung getrennt sind, in der Ebene die orthogonale Projektion der ersten Öffnung auf die Ebene eine orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts auf die Ebene umgibt, und die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts auf die Ebene und die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene zumindest teilweise miteinander überlappen.
  18. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 17, wobei die orthogonale Projektion der ersten Maske auf die Ebene und die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene miteinander zusammenfallen.
  19. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 17, wobei die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts auf die Ebene die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene umfasst.
  20. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach Anspruch 17, wobei die orthogonale Projektion der zweiten Öffnung auf die Ebene die orthogonale Projektion des ersten Maskenabschnitts auf die Ebene umfasst.
  21. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei die zweite Maske eine Vielzahl der zweiten Öffnungen je photoelektrischem Umwandlungsabschnitt aufweist.
  22. Verfahren zum Herstellen einer photoelektrischen Umwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei die erste Verunreinigung und die zweite Verunreinigung vom gleichen Verunreinigungstyp sind, und die dritte Verunreinigung und die vierte Verunreinigung vom gleichen Verunreinigungstyp sind.
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