DE102017125227A1 - Fotoelektrisches umwandlungsgerät und bildaufnahmesystem - Google Patents

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Abstract

Ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät umfasst eine Vielzahl von Einheiten, die jeweils ein Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) umfassen, das in einer Halbleiterschicht (200) angeordnet ist. Sowohl eine erste Einheit als auch eine zweite Einheit der Vielzahl von Einheiten umfassen ein Ladungsträgerspeichergebiet (105), das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) dorthin übertragene Ladungsträger zu speichern, ein dielektrisches Gebiet (130), das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen und von einer Isolationsschicht umgeben ist, und eine erste lichtabschirmende Schicht (109), die das Ladungsträgerspeichergebiet (105) bedeckt und zwischen der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) und der Halbleiterschicht (200) gelegen ist, sowie eine Öffnung aufweist, die über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen ist. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) der ersten Einheit ist in der Lage, Licht durch die Öffnung der ersten lichtabschirmenden Schicht (109) zu empfangen. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) der zweiten Einheit ist mit einer zweiten lichtabschirmenden Schicht (231) bedeckt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtabschirmende Schicht in einem fotoelektrischen Umwandlungsgerät.
  • Stand der Technik
  • Fotoelektrische Umwandlungsgeräte korrigieren Signale von Bildelementen, die jeweils eine Licht empfangende fotoelektrische Umwandlungseinheit umfassen, unter Verwendung von Signalen von Bildelementen, die jeweils eine gegen Licht abgeschirmte fotoelektrische Umwandlungseinheit enthalten, um eine Schwarzwertkorrektur zu realisieren. Bildelemente mit jeweils einer Licht empfangenden fotoelektrischen Umwandlungseinheit sind nachstehend als Nutzbildelemente oder lichtempfangende Bildelemente bezeichnet, und Bildelemente, die jeweils eine gegen Licht abgeschirmte fotoelektrische Umwandlungseinheit umfassen, sind als optisch schwarze (OB) Bildelemente oder lichtgeschützte Bildelemente bezeichnet.
  • Ein Lichtwellenleiter ist oberhalb einer fotoelektrischen Umwandlungseinheit in sowohl einem Nutzbildelementgebiet und einem OB-Bildelementgebiet einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung gemäß einem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2012-156334 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Eine lichtabschirmende Schicht ist zwischen dem optischen Wellenleiter und der fotoelektrischen Umwandlungseinheit in dem OB-Bildelementgebiet angeordnet.
  • Eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung gemäß einem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2012-156334 beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel weist eine globale Blendenfunktion auf. Eine lichtabschirmende Schicht ist oberhalb einer Ladungsträgerakkumulationseinheit sowohl des Nutzbildelementgebiets und des OB-Bildelementgebiets der Festkörperbildaufnahmevorrichtung angeordnet. Die lichtabschirmende Schicht erstreckt sich oberhalb einer fotoelektrischen Umwandlungseinheit in dem OB-Bildelementgebiet.
  • ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
  • Eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät gemäß Anspruch 1 bereit.
  • Eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät gemäß Anspruch 16 bereit.
  • Eine dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät gemäß Anspruch 17 bereit.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind durch die nachstehende Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1A und 1B sind schematische Darstellungen, die jeweils ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät und ein Bildaufnahmesystem zeigen.
    • 2A und 2B sind schematische Darstellungen, die eine Konfiguration einer Bildelementeinheit darstellen.
    • 3A bis 3C sind schematische Schnittansichten des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts.
    • 4 ist eine schematische Draufsicht auf ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät.
    • 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts.
    • 6A bis 6C sind schematische Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren eines fotoelektrischen Umwandlungsgeräts zeigen.
    • 7A bis 7C sind schematische Schnittansichten, die das Herstellungsverfahren des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts zeigen.
    • 8A bis 8C sind schematische Schnittansichten, die das Herstellungsverfahren des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts zeigen.
    • 9A bis 9C sind schematische Schnittansichten, die das Herstellungsverfahren des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts zeigen.
    • 10A und 10B sind schematische Schnittansichten eines fotoelektrischen Umwandlungsgeräts.
    • 11 ist eine schematische Draufsicht eines fotoelektrischen Umwandlungsgeräts.
    • 12 ist eine schematische Schnittansicht des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Während der Untersuchung einer Kombination eines lichtleitenden Pfades (Lichtwellenleiter) mit einer globalen Blendenfunktion, haben die Erfinder herausgefunden, dass die durch die Technik der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2012-156334 erzielte Schwarzwertkorrekturgenauigkeit nicht hoch genug ist. Aufgrund dieses Problems kann die Technik der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2012-156334 eine Qualität (beispielsweise, eine Bildqualität) eines aus einer Schwarzwertkorrektur resultierenden Signals nicht erhöhen. Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät bereit, das ein hochqualitatives Signal erzielen kann.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung ist jede Komponente, die in einer Vielzahl von Zeichnungen gemeinsam gezeigt ist, durch dasselbe Bezugszeichen bezeichnet. Daher ist eine solche gemeinsame Komponente unter Bezugnahme auf eine Vielzahl von Zeichnungen beschrieben, und eine Beschreibung der Komponente, die durch dasselbe Bezugszeichen bezeichnet ist, ist geeignet weggelassen.
  • Eine Konfiguration eines fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1A beschrieben. Das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS umfasst eine Vielzahl von Bildelementeinheiten UNT in einem Halbleiterchip IC. Jede der Vielzahl der Bildelementeinheiten UNT umfasst eine Ladungsträgererzeugungseinheit, die in einer Halbleiterschicht angeordnet ist. Die Bildelementeinheiten UNT sind in einem lichtempfangenden Gebiet PXR und einem lichtgeschützten Gebiet OBR des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS angeordnet. Die Bildelementeinheiten UNT umfassen nicht nur Haupteinheiten zur jeweiligen Erzeugung von Basisinformationen eines jeweiligen Bildelements in einem durch das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS erzielten Bild, sondern auch Untereinheiten, die Einheiten mit einer der der Haupteinheiten ähnlichen Konfiguration sind. Die Haupteinheiten sind in dem lichtempfangenden Gebiet PXR angeordnete lichtempfangende Einheiten, und die Untereinheiten sind in dem lichtgeschützten Gebiet OBR angeordnete lichtgeschützte Einheiten. Insbesondere kann zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR ein Zwischengebiet DMR gemäß einem Beispiel in 1A bereitgestellt sein. Bei diesem Beispiel sind die Bildeinheiten UNT ebenso in dem Zwischengebiet DMR angeordnet. Die in dem Zwischengebiet DMR angeordneten Bildelementeinheiten (Blindeinheiten) sind ebenso die Untereinheiten. Das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS kann ein Randgebiet PRR auf der äußeren Seite eines Bildelementgebiets umfassen, in dem die Bildelementeinheiten UNT angeordnet sind.
  • 1B zeigt ein Beispiel einer Konfiguration eines Bildaufnahmesystems SYS mit dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät IS. Das Bildaufnahmesystem SYS kann ferner zumindest ein optisches System OU, eine Steuervorrichtung CU, eine Verarbeitungsvorrichtung PU, eine Anzeigevorrichtung DU oder eine Speichervorrichtung MU umfassen. Details des Bildaufnahmesystems SYS sind nachstehend beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend unter Bezugnahme auf 2A bis 3C beschrieben.
  • 2A zeigt ein Beispiel einer Schaltkreisdarstellung jeder Bildelementeinheit UNT. Die Bildelementeinheit UNT kann eine Ladungsträgererzeugungseinheit 2, eine Ladungsträgerspeichereinheit 5, eine Ladungsträgererfassungseinheit 3 und eine Ladungsträgerausgabeeinheit 11 umfassen, die einen Bildelementschaltkreis bilden. Ein auf den Ladungsträgern in der Ladungsträgererfassungseinheit 3 basierendes Signal wird an eine Signalausgabeleitung 10 der Bildelementeinheit UNT ausgegeben. Der Bildelementschaltkreis der Bildelementeinheit umfasst ferner Steuerungseinrichtungen, die dazu eingerichtet sind, zwischen einer Leitung (Übertragung) und einer Trennung (Nicht-Übertragung) der die Ladungsträger handhabenden einzelnen Einheiten umzuschalten, oder die dazu eingerichtet sind, ein Signal zu verstärken. Bestimmte Beispiele der Steuerungseinrichtungen umfassen ein erstes Übertragungsgate 4, ein zweites Übertragungsgate 6, ein drittes Übertragungsgate 1, einen Rücksetzungstransistor 7, einen Verstärkungstransistor 8 und einen Auswahltransistor 9. Das erste Übertragungsgate 4, das zweite Übertragungsgate 6 und das dritte Übertragungsgate 1 sind jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS-)Gate. Sowohl der Rücksetzungstransistor 7, als auch der Verstärkungstransistor 8 und der Auswahltransistor 9 ist jeweils ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Die Ladungsträgererzeugungseinheit 2, die Ladungsträgerspeichereinheit 5, die Ladungsträgererfassungseinheit 3 und die Ladungsträgerausgabeeinheit 11 können als eine Quelle (Source) und/oder eine Senke (Drain) eines Transistors mit einem entsprechenden Übertragungsgate als dessen Gate erachtet werden.
  • Die Ladungsträgererzeugungseinheit 2 ist in der Lage, Signalladungsträger zu erzeugen, die auf einer dadurch empfangenen Lichtmenge basieren. Insbesondere erzeugt die Ladungsträgererzeugungseinheit 2 Rauschladungsträger, die als ein Dunkelstrom dienen, auch falls aufgrund einer lichtabschirmenden Schicht kein Licht darauf einfällt. Eine Fotodiode kann als die Ladungsträgererzeugungseinheit 2 verwendet werden. Die Ladungsträgerspeichereinheit 5 ist mit der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 über das erste Übertragungsgate 4 verbunden. Die Ladungsträgerspeichereinheit 5 dient als eine geerdete Kapazität und akkumuliert zeitweilig die von der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 dorthin übertragenen Ladungen. Die Ladungsträgererfassungseinheit 3 wandelt die von der Ladungsträgerspeichereinheit 5 dorthin übertragenen Ladungsträger in ein Spannungssignal um. Die Ladungsträgererfassungseinheit 3 umfasst ein Dotierstoffgebiet, das in einer Halbleiterschicht angeordnet ist und eine Kapazität aufweist, die eine in diesem Knoten auftretende parasitäre Kapazität umfasst. Das Dotierstoffgebiet der Ladungsträgererfassungseinheit 3 ist ein potentialfreies Diffusionsgebiet (FD-Gebiet). Die Ladungsträgererfassungseinheit 3 ist mit der Ladungsträgerspeichereinheit 5 über das zweite Übertragungsgate 6 verbunden. Die Ladungsträgererfassungseinheit 3 ist ebenso mit einer Quelle des Rücksetzungstransistors 7 und einem Gate des Verstärkungstransistors 8 verbunden. Eine Stromversorgungsspannung ist von einer Stromversorgungsleitung 12 mit einer Senke des Verstärkungstransistors 8 verbunden. Die Stromversorgungsspannung ist von der Stromversorgungsleitung 12 ebenso mit einer Senke des Rücksetzungstransistors 7 verbunden. Der Verstärkungstransistor 8 bildet einen Sourcefolger-Schaltkreis. Falls der Rücksetzungstransistor 7 in einen AN-Zustand gesetzt ist, wird die Spannung der Ladungsträgererfassungseinheit 3 auf eine Rücksetzungsspannung zurückgesetzt (in diesem Fall, eine Netzteilspannung). Zu dieser Zeit wird ein Rücksetzungssignal basierend auf der Rücksetzungsspannung an eine Quelle des Verstärkungstransistors 8 ausgegeben.
  • Falls das zweite Übertragungsgate in den AN-Zustand gesetzt ist, werden die Ladungsträger von der Ladungsträgerspeichereinheit 5 zu der Ladungsträgererfassungseinheit 3 übertragen. Die Ladungsträgererfassungseinheit 3 gibt nachfolgend eine auf der Menge der übertragenen Ladungsträger basierende Signalspannung an die Quelle des Verstärkungstransistors 8 aus.
  • Die Quelle des Verstärkungstransistors 8 ist mit einer Senke des Auswahltransistors 9 verbunden. Eine Quelle des Auswahltransistors 9 ist mit der Signalausgabeleitung 10 verbunden. Falls der Auswahltransistor 9 in den AN-Zustand gesetzt ist, wird ein Rücksetzungssignal oder ein Bildelementsignal an die Signalausgabeleitung 10 ausgegeben. In dieser Weise wird ein Signal von einem Bildelement ausgelesen.
  • Die Ladungsträgererzeugungseinheit 2 ist ferner mit der Ladungsträgerausgabeeinheit 11 über das dritte Übertragungsgate 1 verbunden. Falls das dritte Übertragungsgate in den AN-Zustand gesetzt ist, werden die in der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 akkumulierten Ladungsträger an die Ladungsträgerausgabeeinheit 11 ausgegeben. Ein Dotierstoffgebiet der Ladungsträgerausgabeeinheit 11 ist ein Überschuss-Senkengebiet (OFD-Gebiet). Die Ladungsträgerausgabeeinheit 11 ist mit einer Spannung versorgt, mit der die von der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 zu ihr übertragenen Ladungsträger erfolgreich eliminiert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Stromversorgungsspannung von der Stromversorgungsleitung 12 an die Ladungsträgerausgabeeinheit 11 zugeführt. Diese Verbindung ist in 2A nicht gezeigt.
  • Eine elektronische Blende (globale elektronische Blende) zum gleichzeitigen Setzen einer vorbestimmten Belichtungsdauer für alle Bildelemente wird durch gleichzeitiges Ausgeben der Ladungsträger von allen Bildelementen an die Ladungsträgerausgabeeinheit 11 und durch ein nachfolgendes Übertragen der in der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 erzeugten Ladungsträger an die Ladungsträgerspeichereinheit 5 realisiert. Mit dieser Funktion wird eine Abweichung bei der Belichtungszeit aufgrund des aufeinanderfolgenden Lesens der Ladungsträger aus den einzelnen Bildelementen verringert, und folglich wird eine Verzerrung eines Ergebnisbildes verringert. Insbesondere ist der Bildelementschaltkreis zum Realisieren der globalen elektronischen Blende und des Ansteuerverfahrens dafür nicht auf die vorstehend beschriebenen begrenzt, und kann verschiedentlich abgewandelt werden.
  • 2B zeigt eine Draufsicht eines Abschnitts nahe einer Halbleiterschicht der Bildelementeinheiten UNT in dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachstehend ist jede Bildelementeinheit in dem lichtempfangenden Gebiet PXR als eine lichtempfangende Einheit PXL bezeichnet, und jede Bildelementeinheit in dem lichtgeschützten Gebiet OBR ist als eine lichtgeschützte Einheit OBA bezeichnet.
  • Nachstehend sind zunächst Entsprechungen zwischen einer Schaltkreiskomponente gemäß 2A und einer in 2B dargestellten Struktur beschrieben. Hinsichtlich 2B ist ein durch eine durchgezogene Linie umschlossenes Gebiet außerhalb eines Elementgebiets 100 (aktives Gebiet) ein aus einem Isolator ausgebildetes Elementisolationsgebiet. 2B zeigt ein als ein Dotierstoffgebiet der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 dienendes Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und ein als ein Dotierstoffgebiet der Ladungsträgerspeichereinheit 5 dienendes Ladungsträgerspeichergebiet 105. 2B zeigt ferner ein als ein Dotierstoffgebiet der Ladungsträgererfassungseinheit 3 dienendes Ladungsträgererfassungsgebiet 103 und ein als ein Dotierstoffgebiet der Ladungsträgerausgabeeinheit 11 dienendes Ladungsträgerausgabegebiet 111. Da bei dem ersten Ausführungsbeispiel Elektronen als Signalladungsträger behandelt werden, sind das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, das Ladungsträgerspeichergebiet 105, das Ladungsträgererfassungsgebiet 103 und das Ladungsträgerausgabegebiet 111 jeweils ein Dotierstoffgebiet einer n-Art. Falls Löcher als die Signalladungsträger behandelt werden, sind diese Dotierstoffgebiete Dotierstoffgebiete der entgegengesetzten Leitfähigkeitsart, d.h. einer p-Art.
  • 2B zeigt ebenso eine als ein erstes Übertragungsgate 4 dienende Gateelektrode 104, eine als das zweite Übertragungsgate 6 dienende Gateelektrode 106, und eine als das dritte Übertragungsgate 1 dienende Gateelektrode 101. 2B zeigt ferner eine Gateelektrode 107 des Rücksetzungstransistors 7 und eine Gateelektrode 108 des Verstärkungstransistors 8. Die als das erste Übertragungsgate 4 dienende Gateelektrode 104 ist zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 angeordnet. Die als das zweite Übertragungsgate 6 dienende Gateelektrode 106 ist zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 angeordnet. Die Gateelektrode 107 des Rücksetzungstransistors 7 ist derart angeordnet, dass sie zu dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 benachbart ist. Auf einer Seite der Gateelektrode 107 gegenüber dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 ist ein als die Senke des Rücksetzungstransistors 7 dienendes Dotierstoffgebiet 112 angeordnet. Dieses Dotierstoffgebiet 112 dient ebenso als die Senke des Verstärkungstransistors 8. Die Gateelektrode 108 des Verstärkungstransistors 8 ist derart angeordnet, dass sie zu dem Dotierstoffgebiet 112 benachbart ist. Auf einer dem Dotierstoffgebiet 112 gegenüberliegenden Seite der Gateelektrode 108 ist ein als die Quelle des Verstärkungstransistors 8 dienendes Dotierstoffgebiet 113 angeordnet. Der Auswahltransistor 9 ist in 2B nicht gezeigt. Der Verstärkungstransistor 9 kann beispielsweise auf einer dem Rücksetzungstransistor 7 gegenüberliegenden Seite des Verstärkungstransistors 8 angeordnet sein. Das als die Quelle des Verstärkungstransistors 8 dienende Dotierstoffgebiet 113 kann ebenso als die Quelle des Auswahltransistors 9 dienen. Die als das dritte Übertragungsgate 1 dienende Gateelektrode 101 ist derart angeordnet, dass sie zu dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 benachbart ist. Die Gateelektrode 101 ist auf einer Seite des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 angeordnet, die von einer Seite, an der die Gateelektrode 104 angeordnet ist, verschieden ist. Auf einer dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegenüberliegenden Seite der Gateelektrode 101 ist das einen Teil der Ladungsträgerausgabeeinheit 11 bildende Ladungsträgerausgabegebiet 111 angeordnet. Das Ladungsträgerausgabegebiet 111 dient als eine Senke eines Transistors, der als dessen Gate das dritte Übertragungsgate 1 aufweist.
  • Jede lichtempfangende Einheit PXL und jede lichtgeschützte Einheit OBA umfassen eine untere lichtabschirmende Schicht 109, die zumindest das Ladungsträgerspeichergebiet 105 bedeckt. In jeder lichtempfangenden Einheit PXL und jeder lichtgeschützten Einheit OBA weist die untere lichtabschirmende Schicht 109 eine Öffnung 190 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 auf. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 jeder lichtempfangenden Einheit PXL ist in der Lage, Licht von einem Gegenstand durch die Öffnung 190 zu empfangen. Somit dient das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 jeder lichtempfangenden Einheit PXL als ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet. Ein Signal, das auf in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 jeder lichtempfangenden Einheit PXL erzeugten Signalladungsträger basiert, kann als ein Bildsignal verarbeitet werden. Obwohl die Öffnung 190 jeder lichtempfangenden Einheit PXL und die Öffnung 190 jeder lichtgeschützten Einheit OBA vorzugsweise dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen, können sie verschiedene Formen aufweisen. Die Öffnung 190 jeder lichtgeschützten Einheit OBA weist vorzugsweise eine Fläche auf, die größer oder gleich 0,8-mal so groß wie eine Fläche der Öffnung 190 jeder lichtempfangenden Einheit PXL ist, und kleiner oder gleich 1,2-mal so groß wie die Fläche der Öffnung 190 der lichtempfangenden Einheit PXL ist. Diese Abmessungen basieren auf einer Begebenheit, dass, falls einer von zwei Kreisen einen Radius von größer oder gleich 0,9-mal so groß wie ein Radius des anderen ist, und kleiner oder gleich 1,1-mal so groß wie der Radius des anderen ist, einer der zwei Kreise eine Fläche aufweist, die ungefähr größer oder gleich 0,8-mal so groß wie die Fläche des anderen ist, und kleiner oder gleich 1,2-mal so groß wie die Fläche des anderen ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 zusätzlich zu dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 ebenso Teile der Gateelektroden 104, 106 und 101. Insbesondere bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 keine Abschnitte der Gateelektroden 104, 106 und 101, in denen Kontaktanschlüsse angeordnet sind. Auch falls Gateelektroden verwendet werden, die aus Polysilizium, das sichtbares Licht transmittiert, ausgebildet sind, wird eine auf eine Halbleiterschicht 200 (3A bis 3C) durch die Gateelektroden einfallende Lichtmenge mit einer solchen Konfiguration erfolgreich verringert. Wie aus einer Positionsbeziehung zwischen der Kontur des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 und der Öffnung 190 gemäß 2B ersichtlich ist, ist ferner die Fläche der Öffnung 190 in einer Draufsicht kleiner als die Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 in einer Draufsicht. Mit dieser Konfiguration bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 ebenso einen Randabschnitt des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102. Folglich ist die Lichtmenge, die auf die Halbleiterschicht 200 durch die Gateelektroden einfällt, ferner erfolgreich weiter verringert.
  • In jeder lichtempfangenden Einheit PXL und jeder lichtgeschützten Einheit OBA weist die untere lichtabschirmende Schicht 109 eine Öffnung 191 oberhalb der Gateelektroden 104, 106, 107 und 108, des Ladungsträgererfassungsgebiets 103 und der Dotierstoffgebiete 112 und 113 auf. Kontaktanschlüsse sind mit den Gateelektroden 104, 106, 107 und 108, dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 und den Dotierstoffgebieten 112 und 113 über die Öffnung 191 verbunden. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 weist ebenso eine Öffnung 192 oberhalb der Gateelektroden 104 und 101 und des Ladungsträgerausgabegebiets 111 auf. Kontaktanschlüsse sind mit den Gateelektroden 104 und 101 und dem Ladungsträgerausgabegebiet 111 über die Öffnung 192 verbunden. 2B zeigt die Kontaktanschlüsse als schwarze Punkte. Die Öffnungen 191 und 192 sind in der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 derart von der Öffnung 190 getrennt bereitgestellt, dass sie von der der Öffnung 190 verschiedene Formen derart aufweisen, dass eine Vielzahl von Kontaktanschlüssen dadurch angeordnet ist.
  • Ein dielektrisches Gebiet 130 ist oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 derart bereitgestellt, dass es zumindest teilweise mit dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 überlappt. Zusätzlich ist eine dielektrische Schicht 110 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 derart angeordnet, dass das dielektrische Gebiet 130 die dielektrische Schicht 110 zumindest teilweise überlappt. Die dielektrische Schicht 110 ist zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen. Details des dielektrischen Gebiets 130 und der dielektrischen Schicht 110 sind nachstehend beschrieben.
  • Die 3A und 3B zeigen jeweils Schnittansichtsstrukturen entlang einer Linie IIIA-IIIA und einer Linie IIIB-IIIB gemäß 2B. 3C zeigt eine Schnittansichtsstruktur des Randgebiets PRR gemäß 1A.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine mehrschichtige Verdrahtungsstruktur mit Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163, sowie Zwischenisolationsschichten 2141, 2142, 2143 und 2144 oberhalb der Halbleiterschicht 200 angeordnet. Nachstehend sind die Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163 gemeinsam als Verdrahtungsschichten 216X bezeichnet, und die Zwischenisolationsschichten 2141, 2142, 2143 und 2144 sind gemeinsam als Zwischenisolationsschichten 214X bezeichnet.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend als ein Beispiel der Fall beschrieben, bei dem die Bildelementeinheit UNT drei Verdrahtungsschichten umfasst. Die Bildelementeinheit UNT kann wahlweise vier oder mehr Verdrahtungsschichten oder zwei Verdrahtungsschichten umfassen.
  • Jede der Zwischenisolationsschichten 214X ist eine Isolationsschicht zur Isolation einer Verdrahtungsschicht von anderen Schichten. Die Zwischenisolationsschicht 2141 ist zwischen der Halbleiterschicht 200 und der Verdrahtungsschicht 2161 gelegen. Die Zwischenisolationsschicht 2142 ist zwischen der Verdrahtungsschicht 2161 und der Verdrahtungsschicht 2162 gelegen. Die Zwischenisolationsschicht 2143 ist zwischen der Verdrahtungsschicht 2162 und der Verdrahtungsschicht 2163 gelegen. Siliziumoxid (SiO) mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,5 kann für die Zwischenisolationsschichten 214X verwendet werden. Die Zwischenisolationsschichten 214X enthalten vorzugsweise Silizium (Si), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H). Ein in den Zwischenisolationsschichten 214X enthaltener Wasserstoff ist zur Realisierung einer Wasserstoffterminierung der Halbleiterschicht 200 nützlich. Die Zwischenisolationsschichten 214X können ferner Kohlenstoff (C) enthalten. Eine Isolationsschicht, die Silizium (Si), Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) enthält, kann eine niedrige dielektrische Konstante (ein niedriges k) von weniger als 4,0 oder 3,0 aufweisen. Die Verwendung eines Materials mit niedriger dielektrischer Konstante für die Zwischenisolationsschichten 214X verringert erfolgreich eine resistiv-kapazitive (RC) Verzögerung der Verdrahtungsstruktur, und beschleunigt erfolgreich den Betriebsvorgang.
  • Die untere lichtabschirmende Schicht 109 ist zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200 angeordnet, und bedeckt das Ladungsträgerspeichergebiet 105. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die untere lichtabschirmende Schicht 109 zwischen der Halbleiterschicht 200 und der Zwischenisolationsschicht 2141 angeordnet, die zwischen der Verdrahtungsschicht 2161 und der Halbleiterschicht 200 angeordnet ist, und durch die (nicht gezeigte) Kontaktanschlüsse hindurchdringen.
  • Jede lichtempfangende Einheit PXL und jede lichtgeschützte Einheit OBA, OBB umfasst das oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 angeordnete dielektrische Gebiet 130. Das dielektrische Gebiet 130 ist von den Zwischenisolationsschichten 214X umgeben, die oberhalb der Halbleiterschicht 200 angeordnet sind. Das dielektrische Gebiet 130 weist in einer Draufsicht eine kreisförmige Form auf. Wahlweise kann das dielektrische Gebiet 130 in einer Draufsicht eine quadratische, rechteckige, elliptische, ovale oder polygonale Form aufweisen. Im Einzelnen ist das dielektrische Gebiet 130 vorzugsweise durch die Zwischenisolationsschichten 2142 und 2143 umgeben, die zwischen der Vielzahl von Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163 gelegen sind, da ein Lichtverlust aufgrund des Vorhandenseins der Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163 durch ein Anordnen des dielektrischen Gebiets 130 in der Nähe der Vielzahl von Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163 erfolgreich verringert ist.
  • Die Zwischenisolationsschichten 214X weisen ein Loch 218 auf. Das dielektrische Gebiet 130 ist in diesem Loch 218 gelegen. Im Ergebnis ist das dielektrische Gebiet 130 durch die Zwischenisolationsschichten 214X umgeben. Das dielektrische Gebiet 130 ist vorzugsweise durch Füllen des Lochs 218 ausgebildet, das derart ausgebildet ist, dass es die Vielzahl der Zwischenisolationsschichten 214X der mehrschichtigen Verdrahtungsstruktur mit einem dielektrischen Material durchdringt, das das dielektrische Gebiet 130 ausbildet. Wahlweise kann das dielektrische Gebiet 130 zuerst ausgebildet werden, und nachfolgend werden die Zwischenisolationsschichten 214X um das dielektrische Gebiet 130 herum ausgebildet.
  • Das dielektrische Gebiet 130 ist vorzugsweise aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex als dem eines Materials der Zwischenisolationsschichten 214X ausgebildet. Mit einer solchen Konfiguration wird Licht, das schräg auf eine Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und jeder der Zwischenisolationsschichten 214X unter einem vorbestimmten Winkel einfällt, durch die Grenzfläche total reflektiert. Somit wird das auf das dielektrische Gebiet 130 einfallende Licht daran gehindert, zu den Zwischenisolationsschichten 214X hin auszutreten, und mehr einfallendes Licht erreicht das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. In dieser Weise bildet das dielektrische Gebiet 130 zusammen mit den Zwischenisolationsschichten 214X einen lichtleitenden Pfad (Lichtwellenleiter) mit einer Kernmantelstruktur. In dem lichtleitenden Pfad dient das dielektrische Gebiet 130 als der Kern, und die Zwischenisolationsschichten 214X dienen als der Mantel. Siliziumnitrid (SiN) mit einem Brechungsindex von ungefähr 2,0 kann beispielsweise als ein Material des dielektrischen Gebiets 130 verwendet werden. Das dielektrische Gebiet 130 enthält vorzugsweise Silizium (Si), Stickstoff (N) und Wasserstoff (H). Ein in dem dielektrischen Gebiet 130 enthaltener Wasserstoff ist zur Realisierung einer Wasserstoffterminierung der Halbleiterschicht 200 nützlich. Insbesondere sind die Materialien der Zwischenisolationsschichten 214X und des dielektrischen Gebiets 130 nicht auf die Kombination von Siliziumoxid und Siliziumnitrid begrenzt. Die Materialien müssen zur Ausbildung des lichtleitenden Pfades lediglich derart sein, dass der Brechungsindex des dielektrischen Gebiets 130 höher als der Brechungsindex der Zwischenisolationsschichten 214X ist, und jedes gegebene Material kann ausgewählt sein. Als das Material des dielektrischen Gebiets 130 kann beispielsweise Siliziumoxinitrid (SiON) mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,8, oder ein organisches Schichtmaterial und ein Material, das durch Mischen von Partikeln wie etwa Titanoxid mit einem organischen Schichtmaterial erzielt ist, verwendet werden. Insbesondere kann das dielektrische Gebiet 130 nicht notwendigerweise den lichtleitenden Pfad ausbilden. Das dielektrische Gebiet 130 kann aus Siliziumoxid genauso wie die Zwischenisolationsschichten 214X zusammengesetzt sein. Eine Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und den Zwischenisolationsschichten 214X dient optisch als eine Barriere, und kann eine lichtleitende Funktion aufweisen. Da das die Vielzahl der Zwischenisolationsschichten 214X durchdringende dielektrische Gebiet 130 die Anzahl der Grenzflächen verringert, die bis zu dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen sind, ist eine solche Konfiguration zu Erhöhung der Empfindlichkeit wirksam.
  • Das als der lichtleitende Pfad dienende dielektrische Gebiet 130 weist eine Verdichtungsfunktion des auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 einfallenden Lichts auf. Da die auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 einfallenden Lichtmenge sich aufgrund des dielektrischen Gebiets 130 in der lichtempfangenden Einheit PXL erhöht, erhöht sich die Empfindlichkeit im Vergleich zu dem Fall, bei dem das dielektrische Gebiet 130 abwesend ist. Falls insbesondere das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 klein ist, oder eine Linse einer eine Bildaufnahmevorrichtung verwendenden Kamera eine große F-Zahl aufweist, kann die Empfindlichkeit gelegentlich abnehmen. Jedoch kann der Einfluss dieser Abnahme durch das Bereitstellen des dielektrischen Gebiets 130 verringert werden.
  • Die Zwischenisolationsschichten 214X können durch gestapelte Schichten ausgebildet sein, die aus verschiedenen Materialen zusammengestellt sind. In einem solchen Fall ist das dielektrische Gebiet 130 derart eingerichtet, dass der Brechungsindex des dielektrischen Gebiets 130 höher als die Brechungsindizes der Zwischenisolationsschichten um dieses herum sind. Das dielektrische Gebiet 130 weist eine vorwärts verjüngte Form auf, bei der der Durchmesser ausgehend von der Lichteinfallsoberfläche in Richtung der Lichtaustrittsoberfläche abnimmt. Mit dieser Form kann eine große Menge des einfallenden Lichts durch das dielektrische Gebiet 130 auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 verdichtet werden. Das dielektrische Gebiet 130 kann derart eingerichtet sein, dass dessen Durchmesser stufenweise abnimmt.
  • Die dielektrische Schicht 110, die zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 angeordnet ist, kann als eine Antireflexschicht wirken, die eine Reflektion zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 unterdrückt. Zusätzlich kann bei dem Herstellungsvorgang die dielektrische Schicht 110 als eine Ätzstoppschicht wirken, wenn das Loch 218 ausgebildet wird.
  • Wie aus einem Positionsverhältnis zwischen der Kontur der dielektrischen Schicht 110 und der Öffnung 190 gemäß 2B ersichtlich ist, ist ferner die Fläche der Öffnung 190 in einer Draufsicht kleiner als die Fläche der dielektrischen Schicht 110 in einer Draufsicht. Mit dieser Konfiguration bedeckt die dielektrische Schicht 110 ebenso einen Endabschnitt der unteren lichtabschirmenden Schicht 109. Im Ergebnis ist die dielektrische Schicht 110 derart angeordnet, dass sie sich zwischen der Zwischenisolationsschicht 214X und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 erstreckt, und die untere lichtabschirmende Schicht 109 zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 teilweise bedeckt. Die dielektrische Schicht 110 kann aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex als dem der Zwischenisolationsschichten 214X ausgebildet sein. Im Einzelnen weist die dielektrische Schicht 110 vorzugsweise einen höheren Brechungsindex als dem eines Abschnitts der Zwischenisolationsschichten 214X auf, die über dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 gelegen sind. Mit einer solchen Struktur kann ein Lichtaustritt aus dem dielektrischen Gebiet 130 erfolgreich daran gehindert werden, in das Ladungsträgerspeichergebiet 105 einzudringen.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Abstand zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 geringer als ein Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. Mit dieser Konfiguration kann eine Situation vermieden werden, bei der ein Streulicht oder ein aus dem dielektrischen Gebiet 130 austretendes Licht durch einen Abschnitt zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200 hindurch passiert, in das Ladungsträgerspeichergebiet 105 eindringt und folglich die Genauigkeit des Signals verringert. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die dielektrische Schicht 110 bereitgestellt ist, ist das dielektrische Gebiet 130 um zumindest einen Abstand, der zu der Dicke der dielektrischen Schicht 110 äquivalent ist, weiter als die untere lichtabschirmende Schicht 109 von der Halbleiterschicht 200 entfernt bereitgestellt.
  • Die untere lichtabschirmende Schicht 109 bedeckt das Ladungsträgerspeichergebiet 105, und weist die Öffnung 190 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 auf. Die dielektrische Schicht 110 ist zur Bedeckung des gesamten Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 und eines Teils der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bereitgestellt. Zusätzlich ist das aus einem Isolator ausgebildete Bauelementisolationsgebiet außerhalb des durch die durchgezogene Linie in 2B angezeigten Abschnitts bereitgestellt. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 ist derart bereitgestellt, dass sie in einer Draufsicht einen Teil des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 überlappt, und eine Öffnung aufweist, die in einer Draufsicht mit einem anderen Teil des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 überlappt. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 ist zur Bedeckung des Ladungsträgerspeichergebiets 105 und zumindest eines Teils der Gateelektrode 104 des Transistors bereitgestellt, der Ladungsträger von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 zu dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 überträgt. Ein Teil der unteren lichtabschirmenden Schicht 109, der das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 überlappt, weist einen sich oberhalb der Gateelektrode 104 erstreckenden Teil und einen sich oberhalb der Gateelektrode 101 erstreckenden Teil auf. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 unterdrückt eine Erzeugung von Ladungsträgern in dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 aufgrund eines einfallenden Lichts, und eine Erzeugung von Rauschen durch die Unterdrückung eines Eindringens von Licht in das Ladungsträgerspeichergebiet 105. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 kann durch Verwendung eines Materials ausgebildet werden, das sichtbares Licht nicht leicht hindurch transmittiert, beispielsweise Wolfram, Wolframsilizid, Wolframoxid, Aluminium oder eine Legierungsschicht aus diesen. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 weist vorzugsweise eine Dicke von 10 nm oder mehr und 1000 nm oder weniger auf, und beispielsweise eine Dicke von 100 nm oder mehr und 200 nm oder weniger. Da Abschnitte der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 über den Gateelektroden und andere Abschnitte der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 gleichzeitig ausgebildet werden, weist die untere lichtabschirmende Schicht 109 eine unebene Oberfläche auf, die von den Dicken der Gateelektroden herrührt.
  • 2B zeigt eine untere Oberfläche 131 und eine obere Oberfläche 132 des dielektrischen Gebiets 130. Die untere Oberfläche 131 des dielektrischen Gebiets 130 dient als eine Lichtaustrittsoberfläche, und die obere Oberfläche 132 des dielektrischen Gebiets 130 dient als eine Lichteinfallsoberfläche. Obwohl das dielektrische Gebiet 130 derart angeordnet ist, dass die untere Oberfläche 131 in einer Draufsicht gemäß 2B vollständig in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfasst ist, ist das dielektrische Gebiet 130 lediglich so anzuordnen, dass zumindest ein Teil der unteren Oberfläche 131 in einer Draufsicht mit dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 überlappt.
  • Obwohl das dielektrische Gebiet 130 derart angeordnet ist, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die untere Oberfläche 131 in einer Draufsicht vollständig in der Öffnung 190 umfasst ist, ist das dielektrische Gebiet 130 lediglich derart anzuordnen, dass zumindest ein Teil der unteren Oberfläche 131 in einer Draufsicht innerhalb der Öffnung 190 gelegen ist. Obwohl das dielektrische Gebiet 130 derart angeordnet ist, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die obere Oberfläche 132 in einer Draufsicht vollständig in der Öffnung 190 umfasst ist, ist zusätzlich das dielektrische Gebiet 130 lediglich derart anzuordnen, dass zumindest ein Teil der oberen Oberfläche 132 in einer Draufsicht mit der Öffnung 190 überlappt. Die Breite des dielektrischen Gebiets 130, das eine sich nach vorne verjüngende Form wie in diesem Ausführungsbeispiel aufweist, ist durch die Breite der oberen Oberfläche 132 bestimmt. Ein Festlegen der Breite des dielektrischen Gebiets 130 derart, dass es breiter als die Breite der Öffnung 190 ist, ist hinsichtlich einer Vergrößerung der Lichtverwendungseffizienz wirksam. Im Einzelnen ist ein Einrichten der unteren Oberfläche 131 derart, dass sie in einer Draufsicht vollständig in der Öffnung 190 umfasst ist, und ein Einrichten, dass die obere Oberfläche 132 in einer Draufsicht vollständig in der Öffnung 190 umfasst ist, hinsichtlich einer Vergrößerung der Lichtverwendungseffizienz wirksam.
  • Eine dielektrische Materialschicht 133, die aus demselben Material wie dem Material des dielektrischen Gebiets 130 ausgebildet ist, ist oberhalb der Zwischenisolationsschichten 214X angeordnet. In dem lichtempfangenden Gebiet PXR ist die Vielzahl der dielektrischen Gebiete 130 der benachbarten lichtempfangenden Einheiten PXL durch die dielektrische Materialschicht 133 miteinander verbunden. Da das dielektrische Gebiet 130 durch die Zwischenisolationsschichten 214X umgeben sein muss, wird ein Teil des dielektrischen Materials, das das dielektrische Gebiet 130 und die dielektrische Materialschicht 133 ausbildet und das von der oberen Oberfläche der Zwischenisolationsschicht 2144 getrennt ist, als die dielektrische Materialschicht 133 angesehen. Das bedeutet, das dielektrische Gebiet 130 ist mit der dielektrischen Materialschicht 133 bedeckt. Aus Gründen der Einfachheit zeigen die 3A und 3B zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und der dielektrischen Materialschicht 133 eine Grenze als eine gestrichelte Linie. Diese gestrichelte Linie zeigt die vorstehend benannte obere Oberfläche 132 des dielektrischen Gebiets 130 an. Bei Geräten in der Praxis muss diese Grenze zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und der dielektrischen Materialschicht 133 nicht vorhanden sein. Die dielektrische Materialschicht 133 kann weggelassen sein.
  • Eine Siliziumoxinitridschicht 228 und eine Zwischenschicht 229 sind über dem dielektrischen Gebiet 130 angeordnet, wobei die dielektrische Materialschicht 133 zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und der Siliziumoxinitridschicht 228 eingebracht ist. Die Zwischenschicht 229 ist eine anorganische Materialschicht, die aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ausgebildet ist. Die Zwischenschicht 229 weist die Wirkung auf, dass sie einen Abstand zwischen der Halbleiterschicht 200 und einer über der Zwischenschicht 229 gelegenen Schicht anpasst. Die Siliziumoxinitridschicht 228 wirkt als eine Antireflexschicht zur Unterdrückung einer Reflektion zwischen der aus Siliziumoxid ausgebildeten Zwischenschicht 229 und der dielektrischen Materialschicht 133 oder dem dielektrischen Gebiet 130. In jeder lichtempfangenden Einheit PXL und jeder lichtgeschützten Einheit OBA ist das dielektrische Gebiet 130 zwischen der Halbleiterschicht 200 und der Zwischenschicht 229 gelegen, die eine anorganische Materialschicht ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst jede lichtempfangende Einheit PXL und jede lichtgeschützte Einheit OBA das dielektrische Gebiet 130. Zusätzlich weist das untere lichtabschirmende Gebiet 109, das zwischen der Halbleiterschicht 200 und den Zwischenisolationsschichten 214X gelegen ist, die das dielektrische Gebiet 130 umgebende Isolationsschichten sind, in der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA die Öffnung 190 auf. Mit einer solchen Konfiguration kann ein Unterschied bei den Einflüssen des dielektrischen Gebiets 130 auf den Bildelementschaltkreis zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA erfolgreich verringert werden. Beispiele der Einflüsse des dielektrischen Gebiets 130 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 auf den Bildelementschaltkreis umfassen optische Einflüsse. Falls sich beispielsweise die Lichtverwendungseffizienz als Folge des Bereitstellens des dielektrischen Gebiets 130 in der lichtempfangenden Einheit PXL im Vergleich zu dem Fall erhöht, bei dem das dielektrische Gebiet 130 nicht bereitgestellt ist, kann sich ebenso eine Lichtmenge erhöhen, die in einen Abschnitt unterhalb der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 eindringt. Je näher die untere lichtabschirmende Schicht 109 der Halbleiterschicht 200 kommt, desto stärker wird eine Wechselwirkung zwischen der Halbleiterschicht 200 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109.
  • Beispiele der Einflüsse des dielektrischen Gebiets 130 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 auf den Bildelementschaltkreis umfassen elektrische Einflüsse. Falls im Einzelnen die dielektrische Konstante des dielektrischen Gebiets 130 von der dielektrischen Konstante der das dielektrische Gebiet 130 umgebenden Zwischenisolationsschichten 214X abweicht, ändert sich eine dielektrische Konstante oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 abhängig davon, ob das dielektrische Gebiet 130 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 gelegen ist, oder ob die Isolationsschicht oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 anstelle des dielektrischen Gebiets 130 angeordnet ist. Infolgedessen kann sich eine elektrostatische Kapazität (beispielsweise, eine parasitäre Kapazität) des Bildelementschaltkreises abhängig davon ändern, ob die Öffnung 190 vorhanden ist oder ob das dielektrische Gebiet 130 vorhanden ist.
  • Beispiele der Einflüsse des dielektrischen Gebiets 130 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 auf den Bildelementschaltkreis umfassen physikalische oder chemische Einflüsse. Im Einzelnen bestehen einige der physikalischen oder chemischen Einflüsse in einem Unterschied eines Grenzflächenzustandes aufgrund einer Wasserstoffterminierung abhängig davon, ob die Öffnung 190 und das dielektrische Gebiet 130 vorhanden sind, sowie in einem Unterschied in einer Defektdichte aufgrund eines Ätzschadens, der sich bei der Ausbildung der Öffnung 190 und des dielektrischen Gebiets 130 ergibt. Diese Unterschiede sind Unterschiede auf einem atomaren Niveau der Halbleiterschicht 200. Solch ein Unterschied auf einem atomaren Niveau kann ein Ausgabesignal des Bildelementschaltkreises in Ladungsträger handhabenden Gebieten wie dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 stark beeinflussen.
  • Die lichtempfangende Einheit PXL und die lichtgeschützte Einheit OBA können bei diesem Ausführungsbeispiel von der Halbleiterschicht 200 bis zu der Zwischenschicht 229 gemäß den 3A und 3B dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Struktur aufweisen. Im Einzelnen weist die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Öffnungen 190 oberhalb der entsprechenden Ladungsträgererzeugungsgebiete 102 sowohl in dem lichtempfangenden Gebiet PXR als auch in dem lichtgeschützten Gebiet OBR auf, und sowohl das lichtempfangende Gebiet PXR als auch das lichtgeschützte Gebiet OBR weisen eine Struktur auf, die das dielektrische Gebiet 130 und die dielektrische Schicht 110 aufweisen. Somit gibt es aufgrund eines Wasserstoff-Sintereffekts zwischen dem lichtgeschützten Gebiet OBR und dem lichtempfangenden Gebiet PXR im Wesentlichen keinen Unterschied in der Menge von Wasserstoff, die an das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 zugeführt wird, oder der Unterschied ist sehr gering. Zusätzlich gibt es im Wesentlichen keinen Unterschied in dem Grad des Schadens auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 während einer Herstellung zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR, oder der Unterschied ist sehr gering. Somit ist ein Unterschied in den Eigenschaften des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA erfolgreich verringert.
  • Jede lichtgeschützte Einheit OBA in dem lichtgeschützten Gebiet OBR umfasst eine obere lichtabschirmende Schicht 231, die das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegen Licht abschirmt. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist derart angeordnet, dass sie weiter als die untere lichtabschirmende Schicht 109 von der Halbleiterschicht 200 entfernt ist. Das heißt, der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und der Halbleiterschicht 200 ist größer als der Abstand zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200. Die lichtgeschützte Einheit OBA und eine lichtgeschützte Einheit OBB umfassen die obere lichtabschirmende Schicht 231. Die Öffnung 190 der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 ist zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 gelegen. Mit dieser Konfiguration ist das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBA durch die obere lichtabschirmende Schicht 231 gegen Licht abgeschirmt, sogar falls die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Öffnung 190 aufweist. Somit ist ein Bezugssignal für eine Schwarzwertkorrektur von jeder lichtgeschützten Einheit OBA erfolgreich bezogen.
  • Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist aus einem lichtabschirmenden Material, beispielsweise einem metallischen Material mit einem niedrigen Transmissionsgrad (von 10% oder weniger) wie etwa einem schwarzen Material ausgebildet. Das Material der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 weist vorzugsweise eine hohe Reflektivität für Licht in einer Wellenlänge von 400 nm bis 600 nm auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die obere lichtabschirmende Schicht 231 hauptsächlich aus Aluminium ausgebildet. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist derart angeordnet, dass sie die gesamte Oberfläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 in dem lichtabschirmenden Gebiet OBR überlappt. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist vorzugsweise über dem gesamten lichtabschirmenden Gebiet OBR angeordnet. Insbesondere kann die obere lichtabschirmende Schicht 231 als eine Verdrahtung dienen, die eine Netzteilspannung oder ein Signal abgibt.
  • Der Hauptbestandteil der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Hauptbestandteil der an einem unteren Teil gelegenen Verdrahtungsschicht 2161 können voneinander abweichen, da ein für die Verdrahtungsschicht 2161 geeignetes Material und ein für die untere lichtabschirmende Schicht 109 geeignetes Material voneinander abweichen können. In gleicher Weise können der Hauptbestandteil der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und der Hauptbestandteil der Verdrahtungsschicht 2163 an einem oberen Teil voneinander abweichen, da ein für die obere lichtabschirmende Schicht 231 geeignetes Material und ein für die Verdrahtungsschicht 2163 geeignetes Material voneinander abweichen können. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hauptbestandteil der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 Wolfram, der Hauptbestandteil der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 ist Aluminium und der Hauptbestandteil der Verdrahtungsschichten 2161, 2162 und 2163 ist Kupfer.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die obere lichtabschirmende Schicht 231 oberhalb des dielektrischen Gebiets 130 angeordnet. Das bedeutet, das dielektrische Gebiet 130 ist zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen. Mit einer solchen Konfiguration wird ein Unterschied des Einflusses des Vorhandenseins des dielektrischen Gebiets 130 auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA erfolgreich verringert, da die obere lichtabschirmende Schicht 231 oberhalb des dielektrischen Gebiets 130 kaum das dielektrische Gebiet 130 und das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 beeinflusst.
  • Das obere lichtabschirmende Gebiet 231 ist auf der Zwischenschicht 229 angeordnet. Das heißt, in der lichtgeschützten Einheit OBA ist die Zwischenschicht 229, die eine anorganische Materialschicht ist, zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und dem dielektrischen Gebiet 130 gelegen.
  • Die untere lichtabschirmende Schicht 109 bedeckt das Ladungsträgerspeichergebiet 105. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 weist die Öffnung 190 oberhalb des Ladungsträgerzeugungsgebiets 102 auf. Die dielektrische Schicht 110 ist zur Bedeckung des gesamten Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 und eines Teils der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 angeordnet. Wie in dem lichtempfangenden Gebiet PXR sind die Gateelektrode 101, das dielektrische Gebiet 130, die Gateelektrode 104, das Ladungsträgerspeichergebiet 105, die Gateelektrode 107, die Gateelektrode 108, die untere lichtabschirmende Schicht 109, die dielektrische Schicht 110 und das Ladungsträgererfassungsgebiet 103 ebenso in dem lichtgeschützten Gebiet OBR angeordnet. Jedoch ist das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in dem lichtgeschützten Gebiet OBR mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 bedeckt. Daher kann ein Signal von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 als ein Bezugssignal für eine Schwarzwertkorrektur verarbeitet werden.
  • Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist als eine Abschirmung gegen Licht in jeder lichtgeschützten Einheit OBA angeordnet. Die Struktur der lichtgeschützten Einheit OBA zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 ist im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur der lichtempfangenden Einheit PXL von der Halbleiterschicht 200 bis zu der Zwischenschicht 229, oder der Unterschied in der Struktur ist sehr gering. Mit einer solchen Konfiguration weist ein von jeder lichtgeschützten Einheit OBA als das Bezugssignal für eine Schwarzwertkorrektur bezogenes Signal erwartungsgemäß eine höhere Genauigkeit auf.
  • Gemäß 3B kann die lichtgeschützte Einheit OBB in dem lichtgeschützten Gebiet OBR zusätzlich zu der lichtgeschützten Einheit OBA bereitgestellt sein. Die lichtgeschützte Einheit OBB umfasst das Ladungsträgerspeichergebiet 105, das Ladungsträger speichert, die von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBB dorthin übertragen wurden. Die lichtgeschützte Einheit OBB umfasst das dielektrische Gebiet 130, das oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 der lichtgeschützten Einheit OBB gelegen und von den Zwischenisolationsschichten 214X umgeben ist. In der lichtgeschützten Einheit OBB bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 das Ladungsträgerspeichergebiet 105 der lichtgeschützten Einheit OBB zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200. In dem lichtgeschützten Gebiet OBB bedeckt ferner die untere lichtabschirmende Schicht 109 das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und der Halbleiterschicht 200. Das heißt, in der lichtgeschützten Einheit OBB bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 nicht nur das Ladungsträgerspeichergebiet 105, sondern ebenso das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist oberhalb des dielektrischen Gebiets 130 wie in der lichtgeschützten Einheit OBA angeordnet, und das dielektrische Gebiet 130 ist mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 bedeckt, und ist gegen Licht geschützt. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 in der lichtgeschützten Einheit OBB ist aus einer lichtabschirmenden Schicht 230 ausgebildet, die mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 in der lichtgeschützten Einheit OBA zusammenhängend ist.
  • Die lichtgeschützte Einheit OBB unterscheidet sich von der lichtgeschützten Einheit OBA darin, dass die untere lichtabschirmende Schicht 109 der lichtgeschützten Einheit OBB keine Öffnung entsprechend der Öffnung 190 der lichtgeschützten Einheit OBA oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 aufweist. In der lichtgeschützten Einheit OBB kann die untere lichtabschirmende Schicht 109 Öffnungen aufweisen, die den Öffnungen 191 und 192 der lichtgeschützten Einheit OBA äquivalent sind. Da die Fläche der Halbleiterschicht 200, die durch die oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 gelegene untere lichtabschirmende Schicht 109 gegen Licht geschützt ist, in der lichtgeschützten Einheit OBB größer als in der der lichtgeschützten Einheit OBA ist, ist der Lichtabschirmungsgrad hoch, und folglich ist die optische Genauigkeit des Schwarzwerts höher als in dem der lichtgeschützten Einheit OBA. Hinsichtlich einer Wiederholbarkeit der Rauschkomponente der lichtempfangenden Einheit PXL ist jedoch die lichtgeschützte Einheit OBB der lichtgeschützten Einheit OBA unterlegen, die genauso wie die lichtempfangende Einheit PXL die Öffnung 190 aufweist. Somit werden eine Schwarzwertkorrektur unter Verwendung des Signals von der lichtgeschützten Einheit OBA und eine Schwarzwertkorrektur unter Verwendung des Signals von der lichtgeschützten Einheit OBB vorzugsweise für verschiedene Umstände verwendet, oder je nach Bedarf in Kombination verwendet. Obwohl die lichtgeschützten Einheiten OBA und die lichtgeschützten Einheiten OBB in dem lichtgeschützten Gebiet OBR wie bei diesem Ausführungsbeispiel nebeneinander vorliegen können, dürfen in dem lichtgeschützten Gebiet OBR keine lichtgeschützten Einheiten OBB angeordnet sein, und in dem lichtgeschützten Gebiet OBR können die lichtgeschützten Einheiten OBA alleine angeordnet sein. Falls zusätzlich das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 alleine durch die untere lichtabschirmende Schicht 109 in der lichtgeschützten Einheit OBB ausreichend gegen Licht abgeschirmt ist, kann die obere lichtabschirmende Schicht 231 weggelassen sein.
  • Nachstehend ist die Struktur der Bildelementeinheiten UNT ausführlich beschrieben. Gemäß den 3A und 3B ist das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in der Halbleiterschicht 200 beispielsweise ein Dotierstoffgebiet einer n-Art. In der Vielzahl der Bildelementeinheiten UNT sind die n-Dotierstoffgebiete, die als die Ladungsträgererzeugungsgebiete 102 dienen, Ladungsträgersammlungsgebiete, und weisen im Wesentlichen die gleiche Dotierstoffkonzentration auf. Falls insbesondere Cnmax die höchste n-Dotierstoffkonzentration der Ladungsträgererzeugungsgebiete 102 der lichtempfangenden Einheiten PXL bezeichnet, ist die höchste n-Dotierstoffkonzentration der Bildelementeinheiten UNT, die von den lichtempfangenden Einheiten PXL verschieden sind, größer oder gleich Cnmax/2 (halb) und kleiner oder gleich 2xCnmax (doppelt). Zusätzlich zu dem n-Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfasst eine Fotodiode der Ladungsträgererzeugungseinheit 2 ein Ladungsträgererzeugungsgebiet, das ein p-Dotierstoffgebiet ist, das mit dem n-Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 an jeweiligen Seiten und unter dem n-Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 einen p-n-Übergang ausbildet. Ein Bereich des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 ist ein Bereich, in dem von dem n-Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 zu sammelnde Ladungsträger erzeugt werden, das als das Ladungsträgersammlungsgebiet dient. Dieser Bereich ist durch eine Potentialverteilung in der Halbleiterschicht 200 bestimmt. Ein Gebiet, in dem Ladungsträger erzeugt werden, die nicht durch das als das Ladungsträgersammelgebiet dienende n-Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gesammelt werden, ist nicht das Ladungsträgererzeugungsgebiet des Bildelementschaltkreises. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 als ein Ergebnis einer Anordnung eines p-Dotierstoffgebiets 205 auf dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, d.h. zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und der Oberfläche der Halbleiterschicht 200, eine vergrabene Fotodiodenstruktur auf.
  • Diese Struktur ermöglicht eine Verringerung des erzeugten Rauschens an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 200 und einer auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 200 angeordneten Isolationsschicht. Das Ladungsträgerspeichergebiet 105 ist beispielsweise ein n-Dotierstoffgebiet. Das Ladungsträgerspeichergebiet 105 weist als ein Ergebnis einer Anordnung eines p-Dotierstoffgebiets 206 zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und der Oberfläche der Halbleiterschicht 200 eine vergrabene Struktur auf. Diese Struktur ermöglicht eine Verringerung des Rauschens in dem Ladungsträgerspeichergebiet 105.
  • Eine Schutzschicht 211 ist oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 angeordnet. Als die Schutzschicht 211 kann eine Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem der Halbleiterschicht 200, beispielsweise eine Siliziumnitrid-(SiN) enthaltende Schicht mit einem Brechungsindex von ungefähr 2,0 verwendet werden. Die Schutzschicht 211 kann eine Multilagenschicht sein, die ferner zusätzlich zu der Siliziumnitridschicht eine Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem der Siliziumnitridschicht enthält, beispielsweise eine Siliziumoxidschicht mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,5. Die Schutzschicht 211 ist zwischen der dielektrischen Schicht 110 und der Halbleiterschicht 200 gelegen, und erstreckt sich zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200. Die Schutzschicht 211 bedeckt das Ladungsträgerspeichergebiet 105 und die Gateelektroden 101, 104 und 106 zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200. Die Schutzschicht 211 bedeckt ebenso das Ladungsträgerausgabegebiet 111, das Ladungsträgererfassungsgebiet 103 und die Dotierstoffgebiete 112 und 113. Die Schutzschicht 211 kann als eine Ätzstoppschicht verwendet werden, falls Kontaktlöcher für Kontaktanschlüsse ausgebildet werden.
  • Seitenwände 212 sind zwischen der Schutzschicht 211 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 angeordnet. Die Seitenwände 212 sind aus einem Isolator wie etwa Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ausgebildet, und bedecken entsprechende gestufte Abschnitte einer unebenen Oberfläche der Schutzschicht 211, die aufgrund der Gateelektroden 101, 104 und 106 ausgebildet ist. Die Seitenwände 212 verringern eine Unebenheit der Basis der unteren lichtabschirmenden Schicht 109, und verringern folglich eine Unebenheit der oberen Oberfläche der unteren lichtabschirmenden Schicht 109. Infolgedessen ist eine Erzeugung von Streulicht mit einer starken Richtwirkung an der oberen Oberfläche der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 unterdrückt.
  • Eine Isolationsschicht 213, die eine einlagige Schicht aus Siliziumoxid ist, ist zwischen der Schutzschicht 211 und der dielektrischen Schicht 110 angeordnet. Die Isolationsschicht 213 erstreckt sich zwischen der Zwischenisolationsschicht 2141 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109, um die untere lichtabschirmende Schicht 109 zwischen der dielektrischen Schicht 110 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 zu bedecken. Insbesondere zeigen die 3A und 3B die Isolationsschicht 213 und die Zwischenisolationsschicht 2141 vollständig.
  • Ein Kontakteinsatz 2191, der die Verdrahtungsschicht 2161 mit der Halbleiterschicht 200 und der Gateelektrode verbindet, und Via-Einsätze 2192 und 2193, die die Verdrahtungsschichten 216X verbinden, sind oberhalb der Halbleiterschicht 200 angeordnet. Der Kontakteinsatz 2191 ist hauptsächlich aus Wolfram ausgebildet, und die Via-Einsätze 2192 und 2193 sind hauptsächlich aus Kupfer ausgebildet. Die Verdrahtungsschicht 2162 und der Via-Einsatz 2192 sowie die Verdrahtungsschicht 2163 und der Via-Einsatz 2193 sind ganzheitlich ausgebildet, um eine Dual-Damascene-Struktur aufzuweisen. Die Verdrahtungsschicht 2163 kann zusätzlich zu dem hauptsächlich aus Kupfer ausgebildeten leitfähigen Abschnitt einen Barrierenmetallabschnitt aus Tantal oder Titan und/oder Tantalnitrid oder Titannitrid umfassen.
  • Kupfer wird geeigneter Weise als der Hauptbestandteil der Verdrahtungsschichten 216X verwendet. Wahlweise kann der Hauptbestandteil der Verdrahtungsschichten 216X Aluminium, Wolfram, Polysilizium oder dergleichen sein. Um eine Spannung an die untere lichtabschirmende Schicht 109 anzulegen kann die Verdrahtungsschicht 2161 mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 verbunden sein (die Verbindung ist nicht gezeigt). Wahlweise kann ein (nicht gezeigter) Kontakt zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200 zur Verbindung ausgebildet sein.
  • Die Diffusionsverhinderungsschichten 2171, 2172 und 2173 (nachstehend gemeinschaftlich als die Diffusionsstoppschichten 217X bezeichnet) sind zwischen den verschiedenen Verdrahtungsschichten 216X und den entsprechenden Zwischenisolationsschichten 214X angeordnet, um insbesondere eine Diffusion von Kupfer aus den Verdrahtungsschichten 216X zu den Zwischenisolationsschichten 214X zu verhindern. Die Diffusionsstoppschichten 217X sind derart angeordnet, dass sie mit den entsprechenden Verdrahtungsschichten 216X in Kontakt stehen. Als die Diffusionsstoppschichten 217X wird beispielsweise eine Isolationsschicht aus Siliziumnitrid (SiN) oder Siliziumcarbid (SiC) verwendet. Wahlweise kann für das Material der Diffusionsstoppschichten 217X Siliziumcarbonitrid (SiCN) verwendet werden. Falls Siliziumcarbonitrid (SiCN) mehr Kohlenstoff als Stickstoff enthält, kann das Siliziumcarbonitrid als Siliziumcarbid kategorisiert werden. Falls Siliziumcarbonitrid (SiCN) mehr Stickstoff als Kohlenstoff enthält, kann das Siliziumcarbonitrid als Siliziumnitrid kategorisiert werden. Die Diffusionsstoppschichten 217X umgeben das dielektrische Gebiet 130 genauso wie die Zwischenisolationsschichten 214X. Die Diffusionsstoppschichten 217X können einen Brechungsindex aufweisen, der von dem Brechungsindex des dielektrischen Gebiets 130 verschieden ist oder gleich ist. Falls der Brechungsindex der Diffusionsstoppschichten 217X höher als der Brechungsindex der Zwischenisolationsschichten 214X ist, kann ein Lichtaustritt von dem dielektrischen Gebiet 130 zu den Diffusionsstoppschichten 217X durch Festlegen der Dicke der Diffusionsstoppschichten 217X geringer als die Dicke der Zwischenisolationsschichten 214X erfolgreich verhindert werden. Durch die Diffusionsstoppschichten 217X und die Zwischenisolationsschichten 214X ausgebildete Grenzflächen können ein in Richtung des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 laufendes Licht reflektieren. Falls das dielektrische Gebiet 130 anstelle der Diffusionsstoppschichten 217X über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 angeordnet ist, kann die Anzahl der Grenzflächen bis zu dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 verringert werden. Eine solche Konfiguration ist somit für die Erhöhung der Empfindlichkeit wirksam. Um diese Wirkung zu erzielen, darf der Brechungsindex und die dielektrische Konstante des dielektrischen Gebiets 130 nicht geringer sein als jene der Zwischenisolationsschichten 214X, solange wie das dielektrische Gebiet 130 von einer Vielzahl von Isolationsschichten (den Diffusionsstoppschichten 217X und den Zwischenisolationsschichten 214X) umgeben ist.
  • Jede lichtempfangende Einheit PXL umfasst nicht nur das dielektrische Gebiet 130, sondern auch eine Innenschichtlinse 240 als ein optisches System, das direkt über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 angeordnet ist. Jede lichtempfangende Einheit PXL kann ferner ein Farbfilter 250 und eine Mikrolinse 251 über der Innenschichtlinse 240 umfassen. Die Innenschichtlinse 240 ist für jede lichtempfangende Einheit PXL in einer Siliziumnitridschicht 242 angeordnet, die das lichtempfangende Gebiet PXR zusammenhängend bedeckt.
  • Die Siliziumoxinitridschicht 228 zur Entspiegelung (Antireflektion), die Zwischenschicht 229 und eine Siliziumoxinitridschicht 243 zur Entspiegelung sind zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und der Innenschichtlinse 240 angeordnet. Die Siliziumoxinitridschichten 228 und 243 weisen einen Brechungsindex von beispielsweise ungefähr 1,6 bis 1,7 auf. Als das Material der Zwischenschicht 229 kann Siliziumoxid (SiO) mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,5 verwendet werden. Die Zwischenschicht 229 kann als eine Zwischenisolationsschicht in dem Randgebiet PRR verwendet werden. Eine Siliziumoxinitridschicht 241 kann ferner über der Innenschichtlinse 240 angeordnet sein. Die Verwendung einer solchen Antireflexstruktur kann den Transmissionsgrad für das einfallende Licht erhöhen, und folglich die Empfindlichkeit erhöhen.
  • Eine Planarisierungsschicht 244, die aus einem organischen Material (Harz) ausgebildet ist, ist zwischen der Innenschichtlinse 240 und dem Farbfilter 250 angeordnet. Eine aus einem organischen Material (Harz) ausgebildete Planarisierungsschicht 245 ist zwischen dem Farbfilter 250 und der Mikrolinse 251 angeordnet. Sowohl das Farbfilter 250 als auch die Mikrolinse 251 ist aus einem organischen Material ausgebildet. Insbesondere können die Planarisierungsschicht 245 und die Mikrolinse 251 ganzheitlich ausgebildet sein. Falls die Innenschichtlinse 240 in der Siliziumnitridschicht 242 nicht bereitgestellt ist, kann die Planarisierungsschicht 244 weggelassen sein.
  • 3C zeigt eine Querschnittsstruktur des Randgebiets PRR. 3C zeigt als ein Beispiel einen p-MOS-Transistor in dem Randgebiet PRR. Dieser p-MOS-Transistor kann zusammen mit einem n-MOS-Transistor einen komplementären MOS-(CMOS-)Schaltkreis ausbilden. Ein als eine Source dienendes p-Dotierstoffgebiet 208 und ein Drain des p-MOS-Transistors sind in einem Dotierstoffgebiet 207 angeordnet, das eine n-Wanne ist. Zusätzlich sind die MOS-Transistoren voneinander durch ein Bauelementisolationsgebiet 114 isoliert, das eine Grabenisolationsstruktur (sog. „Shallow Trench Isolation“-Struktur, STI-Struktur) oder eine Struktur mit einer lokalen Oxidation von Silizium (sog. LOCOS-Struktur) aufweist. Durch Ätzen der in den Bildelementeinheiten UNT als die Schutzschicht 211 dienenden Schicht werden Seitenabstandshalter 116 auf jeweiligen Seitenwänden einer Gateelektrode 115 des p-MOS-Transistors ausgebildet. Das Dotierstoffgebiet 208 ist derart ausgebildet, dass es eine schwach dotierte Drain-Struktur (sog. „Lightly Doped Drain“-Struktur, LLD-Struktur) durch die Verwendung der Seitenabstandshalter 116 aufweist. Ein Silizidgebiet 117 eines refraktären Metallsilizids wie beispielsweise Kobaltsilizid oder Nickelsilizid ist auf oberen Oberflächen der Gateelektrode 115 und des Dotierstoffgebiets 208 angeordnet, das als die Source und der Drain dient. Das Silizidgebiet 117 verringert einen Widerstand zwischen einem Kontakteinsatz 2190 und dem Dotierstoffgebiet 208. Eine Schutzschicht 118 kann als eine Ätzstoppschicht dienen, wenn ein Kontaktloch für den Kontakteinsatz 2190 ausgebildet wird, und kann als eine Diffusionsstoppschicht dienen, die eine Diffusion eines Metalls ausgehend von dem Silizidgebiet 117 verhindert. Die Schutzschicht 118 wird durch Ätzen einer Schicht ausgebildet, die ebenso als die dielektrische Schicht 110 dient. Die dielektrische Materialschicht 133, die nach der Ausbildung der Zwischenisolationsschicht 2144 ausgebildet wird und den lichtleitenden Pfad in den lichtempfangenden Einheiten PXL sowie in den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB bildet, ist in dem Randgebiet PRR weggelassen. Die Zwischenschicht 229 ist auf der Zwischenisolationsschicht 2144 angeordnet. Ein Via-Einsatz 2194 ist derart bereitgestellt, dass er die Zwischenschicht 229 und die Zwischenisolationsschicht 2144 durchdringt. Eine Elektrode 2164 zur Eingabe/Ausgabe ist für den Via-Einsatz 2194 bereitgestellt. Die Elektrode 2164 wird durch Ätzen einer Leiterschicht ausgebildet, die ebenso als die obere lichtabschirmende Schicht 231 dient. Gemäß vorstehender Beschreibung können die Elektrode 2164 und leitfähige Bauelemente ausbildende Verdrahtungen in dem Randgebiet PRR bei dem Herstellungsvorgang der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 gleichzeitig ausgebildet werden. In dem Randgebiet PRR wirkt die Zwischenschicht 229 zusammen mit der Zwischenisolationsschicht 2144 als eine Zwischenisolationsschicht zwischen der Verdrahtungsschicht 2163 und einer Gruppe der Elektrode 2164 und einer Verdrahtungsschicht auf demselben Niveau wie die Schicht der Elektrode 2164. Eine Passivierungsschicht, die eine durch die Siliziumoxinitridschicht 241, die Siliziumnitridschicht 242 und die Siliziumoxinitridschicht 243 ausgebildete Multilagenschicht ist, ist zur Bedeckung der Elektrode 2164 und (nicht gezeigten) Verdrahtungen ausgebildet. Die Siliziumnitridschicht 242 der Passivierungsschicht ist die Schicht, die in dem Bildelementgebiet die Innenschichtlinse 240 ausbildet. Die Passivierungsschicht weist eine Öffnung 260 für eine externe Verbindung oberhalb der Elektrode 2164 auf.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft das zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR gemäß 1A gelegene Zwischengebiet DMR.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt nahe der Halbleiterschicht 200 einer lichtempfangende Blindeinheit DML und lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB in dem Zwischengebiet DMR wie auch die lichtempfangenden Einheit PXL in dem lichtempfangenden Gebiet PXR und die lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB in dem lichtgeschützten Gebiet OBR. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der lichtempfangenden Einheit PXL, der lichtempfangenden Blindeinheit DML, der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB, und den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB. Da die lichtempfangende Einheit PXL und die lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB dieselbe Konfiguration oder im Wesentlichen dieselbe Konfiguration wie die des ersten Ausführungsbeispiels aufweisen können, ist eine ausführliche Beschreibung dieser weggelassen. Obwohl die Öffnung 191 gemäß 2B als eine Öffnung 193 in 4 dargestellt ist, kann die Öffnung 193 dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Wirkung und Form wie die Öffnung 191 aufweisen.
  • Die lichtempfangende Blindeinheit DML und die lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB sind zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB angeordnet. Die lichtempfangende Blindeinheit DML und die lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB sind Hilfsbildelementeinheiten UNT, die zur Verbesserung der Eigenschaften der lichtempfangenden Einheit PXL und/oder der lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB bereitgestellt sind.
  • Die lichtempfangende Blindeinheit DML und die lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB können derart eingerichtet sein, dass keine Signale von diesen erlangt werden. In der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB kann beispielsweise weder der Verstärkungstransistor 8 noch der Auswahltransistor 9 zu der Signalausgabeleitung 10 verbunden sein. Auch falls die lichtempfangende Blindeinheit DML und die lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB Signale an die Signalausgabeleitung 10 ausgeben, können wahlweise die Signale von den bei der Signalverarbeitung verwendeten Signalen ausgeschlossen sein. Auch falls die Signale der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB bei der Signalverarbeitung verwendet werden, kann wahlweise das Ergebnis nicht in dem Bild wiedergespiegelt sein. Insbesondere können, falls die Signale der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB nützlich sind, Informationen auf der Grundlage der Signale für das Bild verwendet werden.
  • In der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB ist das Ladungsträgerspeichergebiet 105 mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 wie in der lichtempfangenden Einheit PXL und den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB bedeckt. In der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA weist die untere lichtabschirmende Schicht 109 über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 die Öffnung 190 wie in der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA auf. In der lichtgeschützten Blindeinheit DMB bedeckt die untere lichtabschirmende Schicht 109 das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 wie in der lichtgeschützten Einheit OBB. Die lichtempfangende Blindeinheit DML umfasst nicht die obere lichtabschirmende Schicht. Somit ist das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML in der Lage, Licht durch die Öffnung 190 zu empfangen. Da die untere lichtabschirmende Schicht 109 der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA die Öffnung 190 aufweist, kann eine Lichtmenge, die die lichtgeschützte Einheit OBA aufgrund einer Lichtreflektion an der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 erreichen kann, erfolgreich verringert werden. Ein Grund hierfür ist, dass die Öffnung 190 die Fläche der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 verringert, und folglich eine Lichtreflektion durch die untere lichtabschirmende Schicht 109 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 verringert. Die Öffnung 190 ermöglicht es ebenso, dass auf die lichtempfangende Blindeinheit DML und die lichtgeschützte Blindeinheit DMA einfallendes Licht in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA absorbiert wird.
  • Die lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB umfassen eine obere lichtabschirmende Schicht 232, die weiter als die untere lichtabschirmende Schicht 109 von der Halbleiterschicht 200 entfernt angeordnet ist. Das bedeutet, der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 232 und der Halbleiterschicht 200 ist in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB größer als der Abstand zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200 in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB. Die obere lichtabschirmende Schicht 232 schirmt das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMA mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109, die die Öffnung 190 aufweist, gegen Licht ab. Zusätzlich erhöht die obere lichtabschirmende Schicht 232 den Lichtabschirmungsgrad in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMB mit dem mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckten Ladungsträgererzeugungsgebiet 102.
  • Die obere lichtabschirmende Schicht 232 der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB ist durch die lichtabschirmende Schicht 230 ausgebildet, die mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 der lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB zusammenhängend ist. Durch das zusammenhängend Einrichten der lichtabschirmenden Schicht 230, d.h., dadurch, dass sie nicht unterteilt ist, kann auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der Einheit OBA einfallendes Licht ausgehend von einem aufgrund der Unterteilung ausgebildeten Schlitz unterdrückt werden. Durch Anordnen der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA ist die lichtgeschützte Einheit OBA erfolgreich um die Abmaße der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB weiter von der lichtempfangenden Einheit PXL entfernt. Somit kann eine Situation, bei der auf einen Abschnitt zwischen der lichtabschirmenden Schicht 230 und der Halbleiterschicht 200 einfallendes Licht in das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBA eindringt, erfolgreich vermieden werden.
  • Die obere lichtabschirmende Schicht 232 ist derart angeordnet, dass sie näher zu der Halbleiterschicht 200 als die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist. Das heißt, der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 232 und der Halbleiterschicht 200 ist in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB geringer als der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und der Halbleiterschicht 200 in den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB. Eine solche Konfiguration macht einen Lichteintritt in einen Abschnitt zwischen der lichtabschirmenden Schicht 230 und der Halbleiterschicht 200 ausgehend von dem lichtempfangenden Gebiet PXR kleiner, und somit kann eine in das lichtgeschützte Gebiet OBR eindringende Lichtmenge erfolgreich verringert werden. Infolgedessen ist die Schwarzwertkorrekturgenauigkeit erfolgreich vergrößert.
  • Das dielektrische Gebiet 130, das von Isolationsschichten wie etwa den Zwischenisolationsschichten 214X und den Diffusionsstoppschichten 217X umgeben ist und in den lichtempfangenden Einheiten PXL bereitgestellt ist, ist nicht über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML angeordnet. Somit bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML. Im Einzelnen bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X die gesamte Öffnung 190 der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 in der lichtempfangenden Blindeinheit DML. In gleicher Weise ist das dielektrische Gebiet 130, das von Isolationsschichten wie etwa den Zwischenisolationsschichten 214X und den Diffusionsstoppschichten 217X umgeben ist und in den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB bereitgestellt ist, oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB nicht bereitgestellt. Somit bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 232 und der Halbleiterschicht 200. Zusätzlich bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X in der lichtgeschützten Blindeinheit DMA die gesamte Öffnung 190 der unteren lichtabschirmenden Schicht 109.
  • Durch Weglassen des dielektrischen Gebiets 130 in der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB gemäß vorstehender Beschreibung wird eine Möglichkeit, dass Licht sich zu den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB durch die dielektrischen Gebiete 130 anderer Bildelementeinheiten UNT als der lichtempfangenden Einheiten PXL erfolgreich verringert. Diese Konfiguration wird auch so ausgelegt, dass der Abstand zwischen den benachbarten dielektrischen Gebieten 130 der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA oder OBB um die Abmessungen der Bildelementeinheiten UNT ohne das dielektrische Gebiet 130 vergrößert wird. Es wird ebenso dahingehend ausgelegt, dass die Lichtausbreitung von der lichtempfangenden Einheit PXL zu der lichtgeschützten Einheit OBA durch ein weiter von den lichtgeschützten Einheiten OBA oder OBB entferntes Platzieren der lichtempfangenden Einheit PXL unterdrückt wird.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht nur das dielektrische Gebiet 130, sondern auch die dielektrische Materialschicht 133 in der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB weggelassen. Mit einer solchen Konfiguration ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich Licht zu den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB durch die dielektrische Materialschicht 133 ausbreitet, erfolgreich verringert. Infolge des Weglassens der dielektrischen Materialschicht 133 in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB kann zusätzlich die obere lichtabschirmende Schicht 232 um zumindest die Dicke der dielektrischen Materialschicht 133 näher an der Halbleiterschicht 200 als die obere lichtabschirmende Schicht 232 angeordnet werden. Somit wird eine in das lichtgeschützte Gebiet OBR eindringende Lichtmenge gemäß vorstehender Beschreibung erfolgreich verringert.
  • Falls das dielektrische Gebiet 130 in der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB nicht bereitgestellt ist, kann die als die Ätzstoppschicht dienende dielektrische Schicht 110 weggelassen werden. In der lichtgeschützten Blindeinheit DMB, in der die untere lichtabschirmende Schicht 109 das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 bedeckt, kann die dielektrische Schicht 110 weggelassen werden. In Anbetracht der Lichtabsorption in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA ist jedoch gemäß vorstehender Beschreibung die dielektrische Schicht 110 vorzugsweise in der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA bereitgestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die dielektrische Schicht 110, die als eine Antireflexschicht (Entspiegelungsschicht) dient, über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Blindeinheit DML und der lichtgeschützten Blindeinheit DMA durch die Öffnung 190 bereitgestellt. Mit einer solchen Konfiguration wird eine Lichtabsorption in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und eine Lichtreflektion an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200 erfolgreich unterdrückt.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die lichtgeschützte Einheit OBA zwischen der lichtgeschützten Einheit OBB und der lichtempfangenden Einheit PXL angeordnet. Umgekehrt kann die lichtgeschützte Einheit OBB zwischen der lichtgeschützten Einheit OBA und der lichtempfangenden Einheit PXL angeordnet sein. Es ist desto wahrscheinlicher, dass Licht ausgehend von dem lichtempfangenden Gebiet PXR einen Abschnitt zwischen der lichtabschirmenden Schicht 230 und der Halbleiterschicht 200 erreicht, je näher der Abschnitt zu dem Endabschnitt der lichtabschirmenden Schicht 230 nahe dem lichtempfangenden Gebiet PXR ist. Jedoch ist die lichtgeschützte Einheit OBB, in der das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegen Licht durch die obere lichtabschirmende Schicht 231 und die untere lichtabschirmende Schicht 109 doppelt abgeschirmt ist, ausreichend gegen Licht abgeschirmt, auch falls die lichtgeschützte Einheit OBB nahe zu dem lichtempfangenden Gebiet PXR gelegen ist. Durch ein weiter von dem lichtempfangenden Gebiet PXR entferntes Platzieren der lichtgeschützten Einheit OBA, in der die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Öffnung 190 oberhalb des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 aufweist, ist die lichtgeschützte Einheit OBA zusätzlich durch die obere lichtabschirmende Schicht 231 ausreichend gegen Licht geschützt, auch falls es die Öffnung 190 gibt.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Ein Herstellungsverfahren des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend als ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Die 6A bis 9C sind Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS zeigen.
  • In einem Schritt a, der in 6A gezeigt ist, ist die Halbleiterschicht 200 als ein Siliziumwafer vorbereitet, und nachfolgend werden das Ladungsträgerausgabegebiet 111, das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, das Ladungsträgerspeichergebiet 105 und die Gateelektroden 101, 104 sowie 106 der jeweiligen Transistoren ausgebildet.
  • Nachfolgend wird die Schutzschicht 211 auf dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, den Gateelektroden 101, 104 und 106 der jeweiligen Transistoren sowie den Sourcen und Drains der jeweiligen Transistoren ausgebildet. Die aus Siliziumnitrid ausgebildete Schutzschicht 211 kann verwendet werden. Zusätzlich kann die Schutzschicht 211 als eine Schicht verwendet werden, die zur Ausbildung der Seitenabstandshalter 116 (siehe 3C) der in dem Randgebiet PRR außerhalb des (nicht gezeigten) Bildelementgebiets angeordneten Transistoren verwendet wird.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt b, der in 6B gezeigt ist, eine Isolationsschicht wie etwa eine Siliziumoxidschicht auf der Schutzschicht 211 ausgebildet, und die Seitenwände 212 (siehe 3A und 3B) werden durch Zurückätzen dieser Isolationsschicht ausgebildet. Eine lichtabschirmende Materialschicht wie etwa eine als die untere lichtabschirmende Schicht 109 dienende Wolframschicht wird auf der Schutzschicht 211 mit den zwischen der lichtabschirmenden Materialschicht und der Schutzschicht 211 eingebrachten Seitenwänden 212 derart ausgebildet, dass die lichtabschirmende Materialschicht zumindest das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, die Gateelektrode 104 und das Ladungsträgerspeichergebiet 105 bedeckt. Nachfolgend wird ein in einer Draufsicht das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 überdeckender Abschnitt der lichtabschirmenden Materialschicht entfernt, um die untere lichtabschirmende Schicht 109 zu schaffen, die einen Teil des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 und das Ladungsträgerspeichergebiet 105 bedeckt, und die die Öffnung 190 über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 aufweist. Zur Entfernung der lichtabschirmenden Materialschicht kann Trockenätzen verwendet werden.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt c, der in 6C gezeigt ist, eine Isolationsschicht wie etwa eine Siliziumoxidschicht auf der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 ausgebildet, und ferner wird die dielektrische Schicht 110 wie etwa eine Siliziumnitridschicht zur Bedeckung der Öffnung 190 der über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegenen unteren lichtabschirmenden Schicht 109 mit dieser dazwischen eingebrachten Isolationsschicht ausgebildet. Zur Strukturierung der dielektrischen Schicht 110 kann Trockenätzen verwendet werden.
  • Nachfolgend werden in einem Schritt d, der in 7A gezeigt ist, die Kontakteinsätze 2190 und 2191 (siehe 3A bis 3C), die Zwischenisolationsschichten 214X, die Diffusionsstoppschichten 217X, die Verdrahtungsschichten 216X und die Via-Einsätze 2192 und 2193 unter Verwendung gegenwärtig verfügbarer Verfahren ausgebildet. Die Verdrahtungsschichten 216X und die Via-Einsätze 2192 und 2193, die hauptsächlich aus Kupfer ausgebildet sind, können unter Verwendung des Dual-Damascene-Verfahrens ausgebildet werden.
  • Nachfolgend werden in einem Schritt e, der in 7B gezeigt ist, die Löcher 218 an Abschnitten der Zwischenisolationsschichten 214X und der Diffusionsstoppschichten 217X ausgebildet, in denen lichtleitende Pfade ausgebildet werden, d.h. Abschnitte oberhalb der Ladungsträgererzeugungsgebiete 102. Die Löcher 218 werden in der lichtempfangenden Einheit PXL und den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB ausgebildet, und werden in der lichtempfangenden Blindeinheit DML sowie in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB nicht ausgebildet. Als das Verfahren zur Ausbildung der Löcher 218 kann Trockenätzen verwendet werden. Falls die Löcher 218 ausgebildet werden, wirkt die dielektrische Schicht 110 als die Ätzstoppschicht. Infolgedessen, dass die dielektrische Schicht 110 das Ätzen stoppt, kann eine Erhöhung des Rauschens aufgrund eines Ätzschadens des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 verhindert werden. Die als eine Ätzstoppschicht dienende dielektrische Schicht 110 kann überätzt werden. Die dielektrische Schicht 110 muss lediglich aus einem Material sein, das unter den beim Ätzen der Zwischenisolationsschicht 2141 verwendeten Ätzbedingungen weniger leicht zu ätzen ist als die Zwischenisolationsschicht 2141. Falls die Zwischenisolationsschicht 2141 aus einem Material ausgebildet ist, das hauptsächlich Siliziumoxid enthält (dies kann ein Glasmaterial wie etwa BPSG, PSG oder NSG sein), kann eine Siliziumnitridschicht oder eine Siliziumcarbidschicht für die dielektrische Schicht 110 verwendet werden. Zusätzlich kann die dielektrische Schicht 110 durch Ätzen partiell oder vollständig entfernt werden.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt f, der in 7C gezeigt ist, jedes Loch 218 mit einem Hochbrechungsindexmaterial, das einen höheren Brechungsindex als den der Zwischenisolationsschichten 214X aufweist, als dem dielektrischen Material aufgefüllt, und das als ein lichtleitender Pfad dienende dielektrische Gebiet 130 wird durch Durchführen einer Planarisierung ausgebildet. Eine Hochdichte-Plasmachemische-Gasphasenabscheidung (CVD) oder eine Rotationsbeschichtung mit einem organischen Material kann als ein Verfahren zur Auffüllung des Lochs 218 mit dem Material mit dem hohen Brechungsindex verwendet werden. Eine Planarisierung kann unter Verwendung eines chemischmechanischen Polierens (CMP) oder dem Rückätzverfahren durchgeführt werden. Ein Teil der Auffüllung mit dielektrischem Material, das außerhalb des Lochs 218 nach einer Planarisierung vorhanden ist, ist die dielektrische Materialschicht 133, die die verbleibende dielektrische Materialschicht ist. Die dielektrische Materialschicht 133 kann durch Planarisieren des dielektrischen Materials entfernt werden, bis die Zwischenisolationsschicht 2144 freigelegt ist.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt g, der in 8A gezeigt ist, die Siliziumoxinitridschicht 228 auf der dielektrischen Materialschicht 133 ausgebildet. Insbesondere ist eine Verdrahtungsschicht 216B gemäß 8A äquivalent zu der Verdrahtungsschicht 2162 in den anderen Figuren. In 7C ist ein Abschnitt, in dem die Siliziumoxinitridschicht 228 auszubilden ist, mit einem Bezugszeichen 228 bezeichnet; jedoch wird die Siliziumoxinitridschicht 228 noch nicht in Schritt f gemäß 7C ausgebildet, und wird in Schritt g ausgebildet. Nachfolgend werden in einem Schritt h, der in 8B gezeigt ist, die Siliziumoxinitridschicht 228 und die dielektrische Materialschicht 133 durch Ätzen in der lichtempfangenden Blindeinheit DML und den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB entfernt. Folglich wird in der dielektrischen Materialschicht 133 zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR ein Schlitz 134 ausgebildet.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt i, der in 8C gezeigt ist, die Zwischenschicht 229 wie etwa eine Siliziumoxidschicht ausgebildet. Da die Siliziumoxinitridschicht 228 eine Reflektion einfallenden Lichts im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Zwischenschicht 229 in Kontakt mit der dielektrischen Materialschicht 133 (oder dem dielektrischen Gebiet 130) angeordnet ist, unterdrückt, wird eine auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 einfallende Lichtmenge in der lichtempfangenden Einheit PXL erfolgreich erhöht.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt j, der in 9A gezeigt ist, die lichtabschirmende Schicht 230, die in den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB als die obere lichtabschirmende Schicht 231 dient, und die obere lichtabschirmende Schicht 232 in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB ausgebildet. Die lichtabschirmende Schicht 230 muss lediglich dazu in der Lage sein, ein sich in Richtung des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 bewegendes Licht zu reflektieren oder zu absorbieren. Somit ist ein Licht reflektierendes Metall oder ein Licht absorbierendes organisches Material als ein Material der lichtabschirmenden Schicht 230 geeignet. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird eine Aluminiumschicht verwendet. Als ein Ergebnis einer Ausbildung des Schlitzes 134 in der dielektrischen Materialschicht 133 in Schritt h weist die Zwischenschicht 229 eine Stufe auf, die in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMA und DMB geringer als in den lichtgeschützten Einheiten OBA und OBB ist. Somit ist die obere lichtabschirmende Schicht 232 näher an der Halbleiterschicht 200 angeordnet als die obere lichtabschirmende Schicht 231.
  • Die lichtabschirmende Schicht 230, die oberhalb der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtempfangenden Blindeinheit DML angeordnet ist, wird durch eine Strukturierung der lichtabschirmenden Schicht 230 entfernt. Während einer Strukturierung der lichtabschirmenden Schicht 230 kann die Elektrode 2164 (gemäß 3C) und leitfähige Bauelemente ausgebildet werden, die in dem Randgebiet PRR die Verdrahtungen bilden.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt k, der in 9B gezeigt ist, eine Siliziumnitridschicht auf der Siliziumoxinitridschicht 243 ausgebildet. Die Siliziumnitridschicht wird unter Verwendung des Rückätzverfahrens verarbeitet, um die Innenschichtlinse 240 zu umfassen, und folglich wird die Siliziumnitridschicht 242 mit der Innenschichtlinse 240 ausgebildet. Die Siliziumoxinitridschicht 241 wird auf der Siliziumnitridschicht 242 ausgebildet. Die Siliziumoxinitridschicht 243, die Siliziumnitridschicht 242 und die Siliziumoxinitridschicht 241 wirken als eine Passivierungsschicht.
  • Nachfolgend wird in einem Schritt I, der in 9C gezeigt ist, die Planarisierungsschicht 244, das Farbfilter 250, die Planarisierungsschicht 245 und die Mikrolinse 251 auf der Passivierungsschicht ausgebildet. Das Farbfilter 250 und die Mikrolinse 251 können durch eine Fotolithografie eines lichtempfindlichen Harzes ausgebildet werden.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend unter Bezugnahme auf 10A beschrieben. Insbesondere sind Bestandteile, die dieselben oder im Wesentlichen dieselben wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, um deren Beschreibung wegzulassen oder zu vereinfachen. Die Konfiguration der lichtempfangenden Einheit PXL ist im Wesentlichen dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Innenschichtlinse 240 über dem dielektrischen Gebiet 130 ebenso in dem lichtgeschützten Gebiet OBR wie in dem lichtempfangenden Gebiet PXR ausgebildet. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel werden die Siliziumoxinitridschicht 228 zur Entspiegelung, die Zwischenschicht 229, die Siliziumnitridschicht 242 mit der Innenschichtlinse 240 und die Siliziumoxinitridschicht 241 zur Entspiegelung ebenso in dem lichtgeschützten Gebiet OBR wie in dem lichtempfangenden Gebiet PXR ausgebildet.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass eine obere lichtabschirmende Schicht 233 anstelle der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 über der Innenschichtlinse 240 mit der Siliziumoxinitridschicht 241, die zwischen der Innenschichtlinse 240 und der oberen lichtabschirmenden Schicht 233 eingebracht ist, in dem lichtgeschützten Gebiet OBR ausgebildet ist. Die restliche Konfiguration kann dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels sein. Insbesondere weist die untere lichtabschirmende Schicht 109, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 in der lichtgeschützten Einheit OBA bedeckt, über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 die Öffnung 190 auf, und die untere lichtabschirmende Schicht 109, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 in der lichtgeschützten Einheit OBB bedeckt, bedeckt das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. Das dielektrische Gebiet 130 kann über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in der lichtgeschützten Einheit OBA angeordnet sein, und kann über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in der lichtgeschützten Einheit OBB angeordnet sein.
  • Gemäß einem (nicht gezeigten) Herstellungsverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Siliziumoxinitridschicht 228 ausgebildet, nachdem eine Planarisierung des lichtleitenden Pfads durchgeführt ist, und nachfolgend wird die Zwischenschicht 229 auf der Siliziumoxinitridschicht 228 ausgebildet. Die Siliziumnitridschicht 242 mit der Innenschichtlinse 240 wird auf der Siliziumoxinitridschicht 243 ausgebildet, und die Siliziumoxinitridschicht 241 wird auf der Siliziumnitridschicht 242 ausgebildet. Nachfolgend wird eine als die obere lichtabschirmende Schicht 233 dienende lichtabschirmende Schicht in dem lichtgeschützten Gebiet OBR ausgebildet. Ferner kann eine (nicht gezeigte) Passivierungsschicht (eine Siliziumnitridschicht und eine Siliziumoxinitridschicht) über der oberen lichtabschirmenden Schicht 233 angeordnet sein. Das Farbfilter 250 und die Mikrolinse 251 können bereitgestellt sein. Eine Wasserstoffterminierungswirkung der Halbleiterschicht 200 aufgrund eines Wasserstoffsinterns ausgehend von der Siliziumnitridschicht 242 (insbesondere der dicken Innenschichtlinse 240) kann in dem lichtgeschützten Gebiet OBR wie in dem lichtempfangenden Gebiet PXR erwartet werden, und eine weitere Erhöhung in der Schwarzwertkorrekturgenauigkeit kann bei dem vierten Ausführungsbeispiel erwartet werden. Ein Grund hierfür ist, dass die Wasserstoffzufuhr ausgehend von der Siliziumnitridschicht 242 zu der Halbleiterschicht 200, die durch die obere lichtabschirmende Schicht 231 bei dem ersten Ausführungsbeispiel gehemmt ist, durch Anordnen der oberen lichtabschirmenden Schicht 233 über der Siliziumnitridschicht 242 anstelle von unterhalb der Siliziumnitridschicht 242, erhöht werden kann.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Ein fünftes Ausführungsbeispiel des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend unter Bezugnahme auf 10B beschrieben. Insbesondere sind Bestandteile, die dieselben oder im Wesentlichen dieselben wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, um deren Beschreibung wegzulassen oder zu vereinfachen. Die Konfiguration der lichtempfangenden Einheit PXL kann im Wesentlichen dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels sein. Die Konfiguration der lichtempfangenden Einheit PXL des fünften Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die untere lichtabschirmende Schicht 109, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 bedeckt, durch dieselbe Schicht wie die Verdrahtungsschicht 2161 ausgebildet ist. Zusätzlich ist ein Abstand zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 größer als ein Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. Die Konfiguration der lichtempfangenden Einheit PXL des fünften Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Planarisierungsschicht 246 zwischen der Zwischenschicht und der Multilagenschicht durch die Siliziumoxinitridschichten 241 und 243 sowie die Siliziumnitridschicht 242 ausgebildet ist. Die Planarisierungsschicht 246 ist beispielsweise eine Siliziumoxidschicht und erstreckt sich bis zu einer Position zwischen der Elektrode 2164 und der Multilagenschicht, die durch die Siliziumoxinitridschichten 241 und 243 sowie die Siliziumnitridschicht 242 in dem Randgebiet PRR gemäß 3C ausgebildet ist.
  • Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist in der lichtgeschützten Einheit OBA die untere lichtabschirmende Schicht 109 durch dieselbe Schicht wie die Verdrahtungsschicht 2161 ausgebildet, und die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist durch dieselbe Schicht wie die Verdrahtungsschicht 2162 ausgebildet. Die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist unter dem dielektrischen Gebiet 130 angeordnet. Das heißt, die obere lichtabschirmende Schicht 231 ist zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 angeordnet. Das dielektrische Gebiet 130 ist von den Zwischenisolationsschichten 2143 und 2144 umgeben, jedoch weisen die Zwischenisolationsschichten 2141 und 2142 kein Loch für das dielektrische Gebiet 130 auf, und umgeben nicht das dielektrische Gebiet 130. Da sich bei dem fünften Ausführungsbeispiel die Konfiguration ausgehend von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 bis zu dem dielektrischen Gebiet 130 zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA unterscheidet, kann die Genauigkeit des auf einer Dunkelstrommenge basierenden Schwarzwertbezugssignals abnehmen. Der Hauptgrund hierfür ist, dass sich insbesondere die Einflüsse des Vorhandenseins des dielektrischen Gebiets 130 (Wasserstoffterminierungswirkung) und der Schaden der Halbleiterschicht 200 zu der Ausbildungszeit einer Öffnung in den Zwischenisolationsschichten unterscheiden. Da jedoch die obere lichtabschirmende Schicht 231 näher zu der Öffnung 190 der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 angeordnet werden kann, kann die in das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBA eindringende Lichtmenge durch die Zwischenisolationsschichten erfolgreich verringert werden. Somit kann ein ausreichendes Genauigkeitsniveau des Schwarzwertbezugssignals ebenso bei diesem Ausführungsbeispiel sichergestellt werden.
  • Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet 105 und der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 geringer als der Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102. Somit kann eine Lichtmenge erhöht werden, die aus dem dielektrischen Gebiet 130 austritt und von einem Abschnitt zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200 in das Ladungsträgerspeichergebiet 105 eindringt. Hinsichtlich dieses Punkts ist das erste Ausführungsbeispiel besser als das fünfte Ausführungsbeispiel.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • In der lichtgeschützten Einheit OBA kann eine vertikale Positionsbeziehung zwischen einer lichtabschirmenden Schicht, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 gegen Licht abschirmt (entsprechend der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen) und einer lichtabschirmenden Schicht, die das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegen Licht abschirmt (entsprechend der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen) entgegengesetzt sein. In diesem Fall weist in der lichtempfangenden Einheit PXL und in der lichtgeschützten Einheit OBA die lichtabschirmende Schicht, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 gegen Licht abschirmt, über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 die Öffnung 190 auf, und das dielektrische Gebiet 130 ist wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bereitgestellt. Durch Bereitstellen der Öffnung 190 in der lichtabschirmenden Schicht, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 ebenso in der lichtgeschützten Einheit OBA gegen Licht abschirmt, wird die Schwarzwertkorrekturgenauigkeit erhöht. Ein Grund hierfür ist, dass ein Unterschied in den optischen, elektrischen oder chemischen Einflüssen des dielektrischen Gebiets 130 auf die Halbleiterschicht 200 durch die Öffnung 190 zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA eliminiert oder verringert werden kann. In der lichtgeschützten Einheit OBA ist die lichtabschirmende Schicht, die das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegen Licht abschirmt, zwischen der Öffnung 190 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen, das von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verschieden ist. Die lichtabschirmende Schicht, die das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gegen Licht abschirmt, ist wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen. Die lichtabschirmende Schicht, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 gegen Licht abschirmt, kann wie in der lichtempfangenden Einheit PXL gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel näher zu der Halbleiterschicht 200 als das dielektrische Gebiet 130 gelegen sein. Wahlweise kann das dielektrische Gebiet 130 wie in der lichtempfangenden Einheit PXL gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel näher zu der Halbleiterschicht 200 als die lichtabschirmende Schicht gelegen sein, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 gegen Licht abschirmt. Das sechste Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem fünften Ausführungsbeispiel zu bevorzugen, da ein Unterschied in dem Abstand zwischen der Halbleiterschicht 200 und dem dielektrischen Gebiet 130 zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBA erfolgreich eliminiert oder verringert ist.
  • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend ist ein siebtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. Das siebte Ausführungsbeispiel betrifft ein Zwischengebiet DMR, das zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem lichtgeschützten Gebiet OBR gemäß der Beschreibung mit Bezug auf 1A gelegen ist. Ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät IS gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel umfasst eine Vielzahl von Einheiten, die jeweils das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfassen, das in der Halbleiterschicht 200 angeordnet ist. Die Vielzahl von Einheiten umfassen die lichtempfangenden Einheiten PXL und die lichtgeschützten Einheiten OBC. Jede der lichtempfangenden Einheiten PXL und der lichtgeschützten Einheiten OBC umfasst das Ladungsträgererfassungsgebiet 103, das von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 dorthin übermittelte Ladungsträger erfasst. Jede der lichtempfangenden Einheiten PXL und der lichtgeschützten Einheiten OBC umfasst ein dielektrisches Gebiet 130, das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen und von den Zwischenisolationsschichten 214X umgeben ist. Die Halbleiterschicht 200 umfasst das Zwischengebiet DMR, das zwischen den lichtempfangenden Einheiten PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC gelegen ist. Das Zwischengebiet DMR ist mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109, die zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200 gelegen ist, über eine Fläche bedeckt, die größer ist als eine Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheiten OBC und das Zwischengebiet DMR sind mit den oberen lichtabschirmenden Schichten 231 und 232 bedeckt, die jeweils auf einer Seite der gegenüber der Halbleiterschicht 200 gelegenen Zwischenisolationsschicht 214X gelegen sind.
  • 11 ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt nahe der Halbleiterschicht 200 der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD, die in der Zwischenschicht DMR zusätzlich zu der lichtempfangenden Einheit PXL in dem lichtempfangenden Gebiet PXR und der lichtgeschützten Einheiten OBC in dem lichtgeschützten Gebiet OBR angeordnet sind, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. 12 ist eine Schnittdarstellung der lichtempfangenden Einheit PXL, der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD und der lichtgeschützten Einheiten OBC. Bei dem siebten Ausführungsbeispiel umfasst die lichtgeschützte Blindeinheit DMD, die zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC angeordnet ist, die untere lichtabschirmende Schicht 109, die das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 wie in der lichtgeschützten Blindeinheit DMB gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bedeckt. Das siebte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen in den Konfigurationen der lichtempfangenden Einheiten PXL und der lichtgeschützten Einheiten. Die lichtempfangende Einheit PXL und die lichtgeschützte Einheit OBC gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel umfassen nicht das Ladungsträgerspeichergebiet 105, und folglich umfassen sie nicht die als das erste Übertragungsgate 4 dienende Gateelektrode 104 und die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 bedeckende untere lichtabschirmende Schicht 109. Die als das zweite Übertragungsgate 6 dienende Gateelektrode 106 ist zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und dem Ladungsträgererfassungsgebiet 103 angeordnet. Die Gateelektrode 106 übermittelt Ladungsträger von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 an das Ladungsträgererfassungsgebiet 103. Zusätzlich kann auch die als das dritte Übertragungsgate 1 dienende Gateelektrode 101 weggelassen sein.
  • Die lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD sind zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC angeordnet. Die lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD sind Hilfsbildelementeinheiten UNT, die dazu bereitgestellt sind, die Eigenschaften der lichtempfangenden Einheiten PXL und/oder der lichtgeschützten Einheiten OBC zu verbessern.
  • Die lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD können derart konfiguriert sein, dass von diesen keine Signale erlangt werden. Beispielsweise kann in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD weder der Verstärkungstransistor 8 noch der Auswahltransistor 9 mit der Signalausgabeleitung 10 verbunden sein. Auch falls die lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD Signale an die Signalausgabeleitung 10 ausgeben, können die Signale von den bei der Signalverarbeitung verwendeten Signalen ausgeschlossen sein. Auch falls die Signale der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD bei einer Signalverarbeitung verwendet werden, kann das Ergebnis in dem Bild nicht wiedergegeben sein. Insbesondere können, falls die Signale der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD nützlich sind, Informationen auf der Grundlage der Signale für das Bild verwendet werden.
  • Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD ist mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckt. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC ist genau wie die lichtempfangende Einheit PXL nicht mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckt. Die lichtgeschützte Blindeinheit DMC umfasst die obere lichtabschirmende Schicht 233, und die lichtgeschützte Blindeinheit DMD umfasst die obere lichtabschirmende Schicht 232. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC ist durch die obere lichtabschirmende Schicht 233 gegen Licht abgeschirmt, und das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD ist durch die obere lichtabschirmende Schicht 232 und die untere lichtabschirmende Schicht 109 gegen Licht abgeschirmt.
  • Da die lichtgeschützte Blindeinheit DMD die untere lichtabschirmende Schicht 109 umfasst, wird ein in einen Abschnitt unter der oberen lichtabschirmende Schicht 232 eindringendes Licht daran gehindert, in die Halbleiterschicht 200 einzudringen. In dieser Weise kann ein Eindringen von Licht in die lichtgeschützte Einheit OBC durch die Halbleiterschicht 200 erfolgreich vermieden werden.
  • Bei dem Beispiel gemäß 11 weist die untere lichtabschirmende Schicht 109, die die Halbleiterschicht 200 in dem Zwischengebiet DMR bedeckt, die Öffnung 191 über den Gateelektroden 106, 107 und 108 auf. Falls die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Gateelektroden 106, 107 und 108 überlappt, wird die Basis der Zwischenisolationsschichten 214X um diese Menge höher. Infolgedessen ist es wahrscheinlich, dass die Höhe der Basis der Zwischenisolationsschichten 214X zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem Zwischengebiet DMR variiert, und die Flachheit der Zwischenisolationsschichten 214X verringert sich. Da jedoch die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Öffnung 191 über den Gateelektroden 106, 107 und 108 aufweist, erhöht sich die Flachheit der Zwischenisolationsschichten 214X. Bei einer Abwandlung dieses Beispiels kann die untere lichtabschirmende Schicht 109 nicht nur das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102, sondern auch die Gateelektroden 106, 107 und 108 in dem Zwischengebiet DMR bedecken. Mit einer solchen Konfiguration erhöht sich der Abschirmungsgrad der Halbleiterschicht 200 durch die untere lichtabschirmende Schicht 109.
  • Die lichtgeschützten Blindeinheiten DMD und DMC umfassen jeweils die oberen lichtabschirmenden Schichten 232 und 233, die weiter als die untere lichtabschirmende Schicht 109 von der Halbleiterschicht 200 entfernt sind. Das bedeutet, die Abstände zwischen den oberen lichtabschirmenden Schichten 232 und 233 und der Halbleiterschicht 200 in den lichtgeschützten Blindeinheiten DMD und DMC ist größer als der Abstand zwischen der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 und der Halbleiterschicht 200 in der lichtgeschützten Einheit OBC und der lichtgeschützten Blindeinheit DMD. Die obere lichtabschirmende Schicht 232 ist auf einer Seite der jeweiligen Zwischenisolationsschichten 214X gegenüber der Halbleiterschicht 200 gelegen. Die obere lichtabschirmende Schicht 233 schirmt das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC gegen Licht ab, ohne die untere lichtabschirmende Schicht 109 zu umfassen. Zusätzlich verbessert die obere lichtabschirmende Schicht 232 den Lichtabschirmungsgrad des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD, die das durch die untere lichtabschirmende Schicht 109 bedeckte Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfasst.
  • Die oberen lichtabschirmenden Schichten 233 und 232 der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD sind durch die lichtabschirmende Schicht 230 ausgebildet, die mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 der lichtgeschützten Einheit OBC zusammenhängend ist. Durch das zusammenhängend Einrichten der lichtabschirmenden Schicht 230, d.h., dass sie nicht unterteilt ist, kann Licht, das ausgehend von einem als ein Ergebnis der Unterteilung ausgebildeten Schlitz auf das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBC einfällt, eliminiert werden. Durch Anordnen der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC, ist die lichtgeschützte Einheit OBC um die Abmessungen der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD erfolgreich weiter von der lichtempfangenden Einheit PXL entfernt. Somit kann eine Situation, bei der ein auf einen Abschnitt zwischen der lichtabschirmenden Schicht 230 und der Halbleiterschicht 200 eindringendes Licht in das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheit OBC eindringt, erfolgreich vermieden werden.
  • Die obere lichtabschirmende Schicht 232 ist derart angeordnet, dass sie näher zu der Halbleiterschicht 200 als die oberen lichtabschirmenden Schichten 231 und 233 ist. Das heißt, in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD ist der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 232 und der Halbleiterschicht 200 geringer als der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 und der Halbleiterschicht 200 in der lichtgeschützten Einheit OBC oder der Abstand zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 233 und der Halbleiterschicht 200 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMC. Eine solche Konfiguration macht eine Eintrittsfläche für Licht in einen Abschnitt zwischen der lichtabschirmenden Schicht 230 und der Halbleiterschicht 200 ausgehend von dem lichtempfangenden Gebiet PXR enger, und somit kann eine Lichtmenge, die in das lichtgeschützte Gebiet OBR eindringt, erfolgreich verringert werden. Infolgedessen ist eine Schwarzwertkorrekturgenauigkeit erfolgreich erhöht.
  • Das dielektrische Gebiet 130, das durch Isolationsschichten wie die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X umgeben und in der lichtempfangenden Einheit PXL bereitgestellt ist, ist nicht über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD angeordnet. Somit bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD. Insbesondere bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X vollständig die untere lichtabschirmende Schicht 109 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD. In gleicher Weise ist das dielektrische Gebiet 130, das von Isolationsschichten wie den Zwischenisolationsschichten 214X und den Diffusionsstoppschichten 217X umgeben ist und in der lichtgeschützten Einheit OBC bereitgestellt ist, nicht über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD angeordnet. Somit bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD zwischen der oberen lichtabschirmenden Schicht 232 und der Halbleiterschicht 200. Zusätzlich bedecken die Zwischenisolationsschichten 214X und die Diffusionsstoppschichten 217X vollständig die untere lichtabschirmende Schicht 109 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung ist durch Weglassen des dielektrischen Gebiets 130 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD eine Möglichkeit einer Lichtausbreitung zu der lichtgeschützten Einheit OBC durch die dielektrischen Gebiete 130 anderer Bildelementeinheiten UNT als den lichtempfangenden Einheiten PXL erfolgreich verringert. Diese Konfiguration kann ebenso derart betrachtet werden, dass der Abstand zwischen den benachbarten dielektrischen Gebieten 130 der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC um die Abmessungen der Bildelementeinheiten UNT ohne das dielektrische Gebiet 130 vergrößert werden. Sie muss ebenso dahingehend betrachtet werden, dass die Ausbreitung von Licht ausgehend von der lichtempfangenden Einheit PXL zu der lichtgeschützten Einheit OBC durch ein weiter von der lichtgeschützten Einheit OBC entferntes Platzieren der lichtempfangenden Einheit PXL unterdrückt wird.
  • Bei dem siebten Ausführungsbeispiel ist nicht nur das dielektrische Gebiet 130, sondern auch die dielektrische Materialschicht 133 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD weggelassen. Mit einer solchen Konfiguration kann die Möglichkeit, dass sich Licht zu der lichtgeschützten Einheit OBC durch die dielektrische Materialschicht 133 ausbreitet, erfolgreich verringert werden. Als Ergebnis des Weglassens der dielektrischen Materialschicht 133 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD ist zusätzlich die obere lichtabschirmende Schicht 232 erfolgreich um zumindest die Dicke der dielektrischen Materialschicht 133 näher an der Halbleiterschicht 200 als die obere lichtabschirmende Schicht 231 angeordnet. Somit kann eine Lichtmenge, die in das lichtgeschützte Gebiet OBR eindringt, erfolgreich verringert werden.
  • Falls das dielektrische Gebiet 130 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD nicht bereitgestellt ist, kann die als die Ätzstoppschicht dienende dielektrische Schicht 110 weggelassen werden. In der lichtgeschützten Blindeinheit DMD, in der die untere lichtabschirmende Schicht 109 das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 bedeckt, ist die dielektrische Schicht 110 weggelassen. Unter Berücksichtigung einer Tatsache, dass sich die Dicke über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMD in Vergleich zu anderen Einheiten gemäß vorstehender Beschreibung um die Dicke der unteren lichtabschirmende Schicht 109 erhöht, ist die dielektrische Schicht 110 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMD vorzugsweise weggelassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die als eine Antireflexschicht dienende dielektrische Schicht 110 über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC angeordnet. Mit einer solchen Konfiguration sind eine Lichtabsorption in dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 und eine Lichtreflektion an der Oberfläche der Halbleiterschicht 200 erfolgreich unterdrückt.
  • Wie in der lichtempfangenden Einheit PXL umfasst die lichtgeschützte Blindeinheit DMC das dielektrische Gebiet 130. Das dielektrische Gebiet 130 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC kann ebenso als ein dielektrisches Blindgebiet bezeichnet werden. Der Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC und dem dielektrischen Gebiet 130 der lichtempfangenden Einheit PXL kann kleiner als der Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet 130 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC und dem dielektrischen Gebiet 130 der lichtgeschützten Einheit OBC gemacht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die lichtgeschützte Blindeinheit DMC zu der lichtempfangenden Einheit PXL benachbart, und die lichtgeschützte Blindeinheit DMD ist zwischen der lichtgeschützten Blindeinheit DMC und der lichtgeschützten Einheit OBC gelegen. Die Abstände sind in dieser Weise realisiert. Durch Bereitstellen des dielektrischen Gebiets 130 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMC, die näher als die lichtgeschützte Blindeinheit DMD zu der lichtempfangenden Einheit PXL angeordnet ist, kann ein abrupter Höhenunterschied zwischen Schichten über der Zwischenisolationsschicht 2144 zwischen dem lichtempfangenden Gebiet PXR und dem Zwischengebiet DMR vermieden werden. Infolgedessen ist eine Flachheit der Schichten über der Zwischenisolationsschicht 2144 erfolgreich erhöht. Die Schichten über der Zwischenisolationsschicht 2144 sind die dielektrische Schicht 110, die Siliziumoxinitridschicht 228 und die Zwischenschicht 229. Die Form des dielektrischen Gebiets 130 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC kann von der Form der dielektrischen Gebiete 130 der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC unterschiedlich sein, solange wie die Flachheit der Schichten über der Zwischenisolationsschicht 2144 erhöht werden kann. Die untere lichtabschirmende Schicht 109 kann unter dem dielektrischen Gebiet 130 und der dielektrischen Schicht 110 der lichtgeschützten Blindeinheit DMC bereitgestellt sein. Jedoch bewirkt dies, dass die Höhe der Basis der dielektrischen Schicht 110 zwischen der lichtgeschützten Blindeinheit DMC und der lichtempfangenden Einheit PXL abweicht, und folglich verringert sich die Flachheit der Zwischenisolationsschichten 214X. Daher ist die untere lichtabschirmende Schicht 109 in der lichtgeschützten Blindeinheit DMC mit dem dielektrischen Gebiet 130 vorzugsweise weggelassen. Die lichtgeschützte Blindeinheit DMC kann in dem Zwischengebiet DMR gemäß den ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen angeordnet sein. Beispielsweise kann die lichtgeschützte Blindeinheit DMC zwischen der lichtgeschützten Blindeinheit DMA und der lichtempfangenden Einheit PXL gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel angeordnet sein. Falls die lichtgeschützte Blindeinheit DMC zwischen der lichtgeschützten Blindeinheit DMC und der lichtempfangenden Einheit PXL gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel angeordnet ist, ist das resultierende Zwischengebiet DMR ähnlich dem Zwischengebiet DMR des siebten Ausführungsbeispiels.
  • Obwohl in der Beschreibung Beispiele gegeben sind, bei denen in dem Zwischengebiet DMR jede der lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfassen, kann das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 weggelassen werden, da von den lichtgeschützten Blindeinheiten DMC und DMD kein Signal ausgelesen wird. In einem solchen Fall ist es lediglich nötig, dass das Zwischengebiet DMR mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckt ist, die zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200 über einer Fläche gelegen ist, die größer als eine Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 der lichtempfangenden Einheit PXL und der lichtgeschützten Einheit OBC ist. Mit einer solchen Konfiguration sind Vorteile bereitgestellt, die denen des Falls ähnlich sind, bei dem das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 bereitgestellt ist, auch falls das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 in dem Zwischengebiet DMR nicht vorhanden ist. Da in diesem Beispiel zwei oder drei lichtgeschützte Blindeinheiten DMD bereitgestellt sind, ist das Zwischengebiet DMR mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 über eine Fläche bedeckt, die mehr als doppelt oder dreifach so groß wie die Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 ist. Insbesondere ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Fläche des Ladungsträgerspeichergebiets 105 größer als eine Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102. Also ist in der lichtgeschützten Blindeinheit DMA, in der die untere lichtabschirmende Schicht 109 die Öffnung 190 aufweist, die Halbleiterschicht 200 ebenso durch die untere lichtabschirmende Schicht 109 über eine Fläche bedeckt, die größer als die Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102 ist. Daher kann nicht nur in der der lichtgeschützten Blindeinheit DMB, sondern auch in der lichtgeschützten Blindeinheit DMA der Vorteil der Bedeckung der Halbleiterschicht 200 mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bereitgestellt sein.
  • Achtes Ausführungsbeispiel
  • Eine andere Konfiguration als die der Bildelementeinheiten UNT des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1A beschrieben. Das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS kann einen (nicht gezeigten) Randschaltkreis PRC umfassen. Der Randschaltkreis PRC kann einen Vertikalansteuerschaltkreis VDC zum Ansteuern einer Vielzahl von Bildelementen UNT, einen Signalverarbeitungsschaltkreis SPC zur Verarbeitung von von der Vielzahl der Bildelementeinheiten UNT erlangten Signalen und einen Horizontalabtastschaltkreis HSC zum aufeinanderfolgenden Ausgeben der von dem Signalverarbeitungsschaltkreis SPC verarbeiteten Signale umfassen. Der Randschaltkreis PRC kann einen Ausgabeschaltkreis OPC zum Ausgeben eines von dem Signalverarbeitungsschaltkreis SPC erzeugten Signals umfassen. Der Randschaltkreis PRC kann einen Steuerschaltkreis CC zum Ansteuern des Vertikalansteuerschaltkreises VDC, den Signalverarbeitungsschaltkreis SPC und den Horizontalabtastschaltkreis HSC umfassen. Der Signalverarbeitungsschaltkreis SPC kann einen Analog-/Digital-Umwandler umfassen, und der Steuerschaltkreis CC kann einen Zeitablaufgeber umfassen. Der Vertikalansteuerschaltkreis VDC und der Horizontalabtastschaltkreis HSC können ein Schieberegister und einen Adressendekodierer umfassen. Der Ausgabeschaltkreis OPC kann eine LVDS-Ansteuerschaltung umfassen. Der Randschaltkreis PRC kann in dem Randgebiet PRR angeordnet sein, das in der Nähe der Bildelementeinheiten UNT auf dem Halbleiterchip IC gelegen ist. Insbesondere kann entweder der Vertikalansteuerschaltkreis VDC, der Signalverarbeitungsschaltkreis SPC, der Horizontalabtastschaltkreis HSC, der Steuerschaltkreis CC oder der Ausgabeschaltkreis OPC auf einem Halbleiterchip angebracht sein, der von dem Halbleiterchip mit der Vielzahl der Bildelementeinheiten UNT verschieden ist. Der Halbleiterchip und der Halbleiterchip mit der Vielzahl der Bildelementeinheiten UNT können gestapelt sein.
  • Das Bildaufnahmesystem SYS gemäß 1B kann eine elektronische Vorrichtung wie etwa ein Informationsanschluss mit einer Kamera und einer Bilderfassungsfunktion sein. Zusätzlich kann das Bildaufnahmesystem SYS ein Beförderungsgerät wie etwa ein Fahrzeug, ein Schiff oder ein Flugzeug sein. Das Bildaufnahmesystem SYS, das ein Beförderungsgerät ist, wird geeigneter Weise für eine Beförderung des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS verwendet, oder zum Assistieren oder automatischen Fahren (Betrieb) unter Verwendung der Bilderfassungswirkung.
  • Das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS kann ferner eine Gehäuse PKG umfassen, das den Halbleiterchip IC zusätzlich zu dem Halbleiterchip IC umfasst. Das Gehäuse PKG kann einen Grundkörper umfassen, an dem der Halbleiterchip IC angebracht ist, einen Deckel aus Glas oder dergleichen, der der Halbleiterschicht 200 gegenüberliegend ist, und Verbindungselemente wie etwa Bonddrähte und erhöhte Kontaktierungsstellen zum Verbinden von Anschlüssen des Grundkörpers an die Anschlüsse des Halbleiterchips IC.
  • Das optische System OU bildet ein Bild auf das fotoelektrische Umwandlungsgeräts IS ab, und umfasst beispielsweise eine Linse, eine Blende und einen Spiegel. Die Steuervorrichtung CU steuert das fotoelektrische Umwandlungsgerät IC, und kann beispielsweise eine Halbleitervorrichtung wie etwa ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) sein. Die Verarbeitungsvorrichtung PU verarbeitet Ausgabesignale des fotoelektrischen Umwandlungsgeräts IS, und kann beispielsweise ein Halbleitergerät zum Ausbilden einer analogen Benutzerschnittstelle (sog. „analog frontend“, AFE) oder einer digitalen Benutzerschnittstelle (sog. „digital frontend“, DFE) wie etwa eine zentrale Steuerungseinheit (CPU) oder ein ASIC sein. Die Anzeigevorrichtung DU ist eine Elektrolumineszenz-(EL-)Anzeigevorrichtung, oder eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein durch das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS erfasstes Bild anzeigt. Die Speichervorrichtung MU speichert ein durch das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS erlangtes Bild, und ist beispielsweise ein flüchtiger Speicher wie ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) oder ein dynamischer RAM (DRAM) oder ein nichtflüchtiger Speicher wie etwa ein Flash-Speicher oder ein Festplattenspeicher.
  • Gemäß vorstehender Beschreibung betrifft jedes der Ausführungsbeispiele das fotoelektrische Umwandlungsgerät IS mit der Vielzahl der Bildelementeinheiten, wobei jede das in der Halbleiterschicht 200 angeordnete Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 umfasst. Die lichtempfangenden Einheiten PXL und die lichtgeschützten Einheiten OBA aus der Vielzahl der Bildelementeinheiten umfassen das Ladungsträgerspeichergebiet 105, das von dem Ladungsträgerzeugungsgebiet 102 dorthin übertragene Ladungsträger speichert. Die lichtempfangenden Einheiten PXL und die lichtgeschützten Einheiten OBA umfassen das dielektrische Gebiet 130, das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 gelegen und von Isolationsschichten wie den Zwischenisolationsschichten 214X und den Diffusionsstoppschichten 217X umgeben ist. Die lichtempfangenden Einheiten PXL und die lichtgeschützten Einheiten OBA umfassen die untere lichtabschirmende Schicht 109, die das Ladungsträgerspeichergebiet 105 zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200 bedeckt und die Öffnung 190 über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 aufweist. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtempfangenden Einheiten PXL empfängt Licht durch die Öffnung 190, und das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheiten OBA ist mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 231 bedeckt. Auf diese Weise kann ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät IS bereitgestellt werden, das in der Lage ist, ein Signal mit guter Qualität zu erlangen.
  • In einem zwischen der lichtempfangenden Einheit PXL und den lichtgeschützten Einheiten OBA gelegenen Zwischengebiet DMR ist die Halbleiterschicht 200 mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckt, die zwischen den Zwischenisolationsschichten 214X und der Halbleiterschicht 200 gelegen ist, und eine Fläche der Halbleiterschicht 200, die mit der unteren lichtabschirmenden Schicht 109 bedeckt ist, ist größer als eine Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets 102. Das Zwischengebiet DMR und das Ladungsträgererzeugungsgebiet 102 der lichtgeschützten Einheiten OBA sind mit der oberen lichtabschirmenden Schicht 213 bedeckt, die auf einer Seite der Zwischenisolationsschichten 214X gelegen ist, die der Halbleiterschicht 200 gegenüberliegend ist. Auf diese Weise kann ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät IS bereitgestellt werden, das dazu in der Lage ist, ein Signal mit guter Qualität zu erlangen.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können innerhalb des Umfangs geeignet abgewandelt werden, der nicht von dem Geist der vorliegenden Erfindung abweicht. Insbesondere umfasst der in dieser Spezifikation offenbarte Inhalt Bestandteile, die in der Spezifikation nicht explizit beschrieben sind, sondern aus der beiliegenden Zeichnung genauso wie in der Spezifikation explizit beschriebene Bestandteile ersichtlich sein können.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen können fotoelektrische Umwandlungsgeräte bereitgestellt werden, die dazu in der Lage sind, ein Signal mit guter Qualität zu erlangen.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben ist, muss die Erfindung als nicht auf die offenbarten exemplarischen Ausführungsbeispiele begrenzt erachtet werden. Dem Umfang der nachstehenden Patenansprüche muss die breiteste Auslegung zuerkannt werden, um alle innerhalb des Äquivalenzbereichs möglichen Strukturen und Wirkungen zu umfassen.
  • Ein fotoelektrisches Umwandlungsgerät umfasst eine Vielzahl von Einheiten, die jeweils ein Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) umfassen, das in einer Halbleiterschicht (200) angeordnet ist. Sowohl eine erste Einheit als auch eine zweite Einheit der Vielzahl von Einheiten umfassen ein Ladungsträgerspeichergebiet (105), das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) dorthin übertragene Ladungsträger zu speichern, ein dielektrisches Gebiet (130), das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen und von einer Isolationsschicht umgeben ist, und eine erste lichtabschirmende Schicht (109), die das Ladungsträgerspeichergebiet (105) bedeckt und zwischen der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) und der Halbleiterschicht (200) gelegen ist, sowie eine Öffnung aufweist, die über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen ist. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) der ersten Einheit ist in der Lage, Licht durch die Öffnung der ersten lichtabschirmenden Schicht (109) zu empfangen. Das Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) der zweiten Einheit ist mit einer zweiten lichtabschirmenden Schicht (231) bedeckt.

Claims (22)

  1. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät, mit: einer Vielzahl von Einheiten, die jeweils ein Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) umfassen, das in einer Halbleiterschicht (200) angeordnet ist, wobei sowohl eine erste Einheit der Vielzahl von Einheiten als auch eine zweite Einheit der Vielzahl von Einheiten umfassen: ein Ladungsträgerspeichergebiet (105), das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) dorthin übertragene Ladungsträger zu speichern, ein dielektrisches Gebiet (130), das über den Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen und von einer Isolationsschicht umgeben ist, und eine erste lichtabschirmende Schicht (109), die das Ladungsträgerspeichergebiet (105) bedeckt, das zwischen der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) und der Halbleiterschicht (200) gelegen ist, wobei die erste lichtabschirmende Schicht (109) eine Öffnung aufweist, die über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen ist, und wobei die erste Einheit derart eingerichtet ist, dass das Ladungsträgererzeugungsgebiet der ersten Einheit in der Lage ist, Licht durch die Öffnung in der ersten lichtabschirmenden Schicht (109) zu empfangen, und das Ladungsträgererzeugungsgebiet der zweiten Einheit mit einer zweiten lichtabschirmenden Schicht (231) bedeckt ist.
  2. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die Öffnung zwischen dem Ladungsträgererzeugungsgebiet und der zweiten lichtabschirmenden Schicht gelegen ist.
  3. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Gebiet zusammen mit der Isolationsschicht einen lichtleitenden Pfad ausbildet.
  4. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Gebiet zwischen der zweiten lichtabschirmenden Schicht und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet in der zweiten Einheit gelegen ist.
  5. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei in der ersten Einheit und der zweiten Einheit ein Abstand zwischen dem Ladungsträgerspeichergebiet und der ersten lichtabschirmenden Schicht kleiner als ein Abstand zwischen dem dielektrischen Gebiet und dem Ladungsträgererzeugungsgebiet ist.
  6. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei in der ersten Einheit und der zweiten Einheit zwischen dem dielektrischen Gebiet und dem Ladungsträgerspeichergebiet eine dielektrische Schicht (110) angeordnet ist und sich zwischen der Isolationsschicht und der ersten lichtabschirmenden Schicht erstreckt.
  7. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Gebiet zwischen einer anorganischen Materialschicht (229) und der Halbleiterschicht in der ersten Einheit gelegen ist, und wobei die anorganische Materialschicht zwischen der zweiten lichtabschirmenden Schicht und dem dielektrischen Gebiet in der zweiten Einheit gelegen ist.
  8. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei in der ersten Einheit und der zweiten Einheit das dielektrische Gebiet eine Breite aufweist, die größer als eine Breite der Öffnung ist.
  9. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei die erste lichtabschirmende Schicht eine andere Öffnung aufweist, die eine von einer Form der über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet gelegenen Öffnung verschiedene Form aufweist, und eine Vielzahl von Kontakteinsätzen aufweist, die in der anderen Öffnung angeordnet sind.
  10. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste Einheit als auch die zweite Einheit umfassen: ein Ladungsträgererfassungsgebiet (103), das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgerspeichergebiet dorthin übertragene Ladungsträger zu erfassen, ein erstes Übertragungsgate (104), das dazu eingerichtet ist, Ladungsträger von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) zu dem Ladungsträgerspeichergebiet (105) zu übertragen, ein zweites Übertragungsgate (106), das dazu eingerichtet ist, Ladungsträger von dem Ladungsträgerspeichergebiet (105) zu dem Ladungsträgererfassungsgebiet (103) zu übertragen, und einen Verstärkungstransistor, der mit dem Ladungsträgererfassungsgebiet verbunden ist, und wobei in der ersten Einheit und der zweiten Einheit die lichtabschirmende Schicht das erste Übertragungsgate und das zweite Übertragungsgate bedeckt.
  11. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei eine dritte Einheit zwischen der ersten Einheit und der zweiten Einheit angeordnet ist, wobei die dritte Einheit eine dritte lichtabschirmende Schicht (230) umfasst, und wobei die Isolationsschicht die Halbleiterschicht bedeckt, und zwischen der dritten lichtabschirmenden Schicht und der Halbleiterschicht in der dritten Einheit gelegen ist.
  12. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei eine vierte Einheit zwischen der ersten Einheit und der zweiten Einheit angeordnet ist, wobei die vierte Einheit eine vierte lichtabschirmende Schicht umfasst, und wobei ein Abstand zwischen der vierten lichtabschirmenden Schicht und der Halbleiterschicht größer als ein Abstand zwischen der ersten lichtabschirmenden Schicht und der Halbleiterschicht in der zweiten Einheit ist, und kleiner als ein Abstand zwischen der zweiten lichtabschirmenden Schicht und der Halbleiterschicht in der zweiten Einheit ist.
  13. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 11, wobei die zweite lichtabschirmende Schicht und die dritte lichtabschirmende Schicht durch eine zusammenhängende lichtabschirmende Schicht ausgebildet sind.
  14. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei eine fünfte Einheit der Vielzahl von Einheiten umfasst: ein Ladungsträgerspeichergebiet, das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet der fünften Einheit dorthin übertragene Ladungsträger zu speichern, ein dielektrisches Gebiet, das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet der fünften Einheit gelegen und von der Isolationsschicht umgeben ist, und eine fünfte lichtabschirmende Schicht, die das Ladungsträgerspeichergebiet der fünften Einheit zwischen der Isolationsschicht und der Halbleiterschicht bedeckt, und das Ladungsträgererzeugungsgebiet zwischen dem dielektrischen Gebiet und der Halbleiterschicht bedeckt.
  15. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei eine sechste Einheit der Vielzahl von Einheiten umfasst: ein Ladungsträgerspeichergebiet, das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet der sechsten Einheit dorthin übertragene Ladungsträger zu speichern, und eine sechste lichtabschirmende Schicht das Ladungsträgerspeichergebiet der sechsten Einheit zwischen der Isolationsschicht und der Halbleiterschicht bedeckt, und eine Öffnung über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet der sechsten Einheit aufweist, und wobei in der sechsten Einheit die Isolationsschicht die gesamte Öffnung der sechsten lichtabschirmenden Schicht bedeckt, und das Ladungsträgererzeugungsgebiet der sechsten Einheit Licht durch die Öffnung empfängt.
  16. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät, mit: einer ersten Einheit und einer zweiten Einheit, wobei sowohl die erste Einheit als auch die zweite Einheit umfassen: ein erstes Dotierstoffgebiet (102) einer n-Art, das in einer Halbleiterschicht (200) angeordnet ist, ein zweites Dotierstoffgebiet (105) einer n-Art, das in der Halbleiterschicht (200) angeordnet ist, wobei Ladungsträger von dem ersten Dotierstoffgebiet (102) zu dem zweiten Dotierstoffgebiet (105) übertragen werden, ein dielektrisches Gebiet (130), das über dem ersten Dotierstoffgebiet (102) gelegen und von einer Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) umgeben ist, und eine erste lichtabschirmende Schicht (109), die das zweite Dotierstoffgebiet (105) zwischen der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) und der Halbleiterschicht (200) bedeckt, und wobei die erste lichtabschirmende Schicht (109) eine Öffnung aufweist, die über dem ersten Dotierstoffgebiet (102) gelegen ist, wobei die erste Einheit derart eingerichtet ist, dass das erste Dotierstoffgebiet (102) der ersten Einheit in der Lage dazu ist, Licht durch die Öffnung der ersten lichtabschirmenden Schicht zu empfangen, und wobei die zweite Einheit derart eingerichtet ist, dass das erste Dotierstoffgebiet (102) der zweiten Einheit mit einer zweiten lichtabschirmenden Schicht (231) bedeckt ist.
  17. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät, mit: einer Vielzahl von Einheiten, die jeweils ein Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) umfassen, das in einer Halbleiterschicht (200) angeordnet ist, wobei sowohl eine erste Einheit als auch eine zweite Einheit der Vielzahl von Einheiten umfassen: ein Ladungsträgererfassungsgebiet (103), das dazu eingerichtet ist, von dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) dorthin übertragene Ladungsträger zu erfassen, und ein dielektrisches Gebiet (130), das über dem Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) gelegen und von einer Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) umgeben ist, wobei in einem Zwischengebiet, das zwischen der ersten Einheit und der zweiten Einheit gelegen ist, die Halbleiterschicht mit einer ersten lichtabschirmenden Schicht (109) bedeckt ist, die zwischen der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) und der Halbleiterschicht (200) gelegen ist, und eine Fläche der Halbleiterschicht (200), die mit der ersten lichtabschirmenden Schicht (109) bedeckt ist, größer als eine Fläche des Ladungsträgererzeugungsgebiets (102) ist, und wobei das Zwischengebiet und das Ladungsträgererzeugungsgebiet (102) der zweiten Einheit mit einer zweiten lichtabschirmenden Schicht (230) bedeckt sind, die auf einer Seite der Isolationsschicht (2141, 2142, 2143, 2144) gelegen ist, die der Halbleiterschicht (200) gegenüberliegt.
  18. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 17, wobei ein dielektrisches Blindgebiet, das von der Isolationsschicht umgeben ist, zwischen der zweiten lichtabschirmenden Schicht und der Halbleiterschicht angeordnet ist, und wobei ein Abstand zwischen dem dielektrischen Blindgebiet und dem dielektrischen Gebiet der ersten Einheit kleiner als ein Abstand zwischen dem dielektrischen Blindgebiet und dem dielektrischen Gebiet der zweiten Einheit ist.
  19. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei eine Isolationsschicht zwischen einer ersten Verdrahtungsschicht und einer zweiten Verdrahtungsschicht gelegen ist, wobei ein Hauptbestandteil der ersten lichtabschirmenden Schicht von einem Hauptbestandteil der ersten Verdrahtungsschicht verschieden ist, und wobei ein Hauptbestandteil der zweiten lichtabschirmenden Schicht von einem Hauptbestandteil der zweiten Verdrahtungsschicht verschieden ist.
  20. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 16, wobei die Isolationsschicht zwischen einer ersten Verdrahtungsschicht und einer zweiten Verdrahtungsschicht gelegen ist, wobei ein Hauptbestandteil der ersten lichtabschirmenden Schicht Wolfram ist, wobei ein Hauptbestandteil der zweiten lichtabschirmenden Schicht Aluminium ist, und wobei ein Hauptbestandteil der ersten Verdrahtungsschicht und der zweiten Verdrahtungsschicht Kupfer ist.
  21. Fotoelektrisches Umwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei entweder die Bedingung erfüllt ist, dass die Isolationsschicht Silizium, Sauerstoff und Wasserstoff umfasst oder die Bedingung erfüllt ist, dass das dielektrische Gebiet Silizium, Stickstoff und Wasserstoff umfasst.
  22. Ein System, mit: dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät nach Anspruch 1; und mit entweder einem optischen System, das dazu eingerichtet ist, ein Bild auf dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät abzubilden; einer Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, das fotoelektrische Umwandlungsgerät zu steuern; einer Verarbeitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Signalausgabe von dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät zu verarbeiten; einer Anzeigevorrichtung, die dazu eingerichtet ist, von dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät erlangte Informationen anzuzeigen; oder einer Speichervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, von dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät erlangte Informationen zu speichern.
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