DE112022003425T5 - Lichtempfangselement, röntgenbildgebungselement und elektronische einrichtung - Google Patents

Lichtempfangselement, röntgenbildgebungselement und elektronische einrichtung Download PDF

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Hiroki Tojinbara
Takaki HATSUI
Shinichi Yoshida
Keiichi Nakazawa
Hikaru IWATA
Kazunobu Ota
Takuya Maruyama
Hiroaki Ishiwata
Chihiro Arai
Atsuhiro Ando
Toru Shirakata
Hisahiro ANSAI
Satoe Miyata
Ryu KAMIBABA
Yusuke Uesaka
Yukari Takeya
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Sony Semiconductor Solutions Corp
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Abstract

Ein erstes Lichtempfangselement (1) einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat (11), das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet (13A) mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche (S1) des Halbleitersubstrats (11) bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode (16) gekoppelt ist; ein zweites Gebiet (13B) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit (13A) herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode (17) gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche (S 1); ein drittes Gebiet (13C) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit in einem elektrisch potentialfreien Zustand, das um das zweite Gebiet (13B) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche (S 1); ein erstes Gebiet (21) mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist, zwischen dem ersten Gebiet (13A) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet (13B) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche (S 1); und ein viertes Gebiet (22) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet (13A) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet (21) mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet (13A) mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche (S 1).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Lichtempfangselement, das zum Beispiel für Röntgenfotografie für eine medizinische Anwendung oder zerstörungsfreie Untersuchung geeignet ist, und ein Röntgenbildgebungselement und eine elektronische Einrichtung einschließlich des Lichtempfangselements.
  • Hintergrund
  • Festkörperbildgebungsvorrichtungen werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, einschließlich zum Beispiel einer Bildgebungsvorrichtung, wie etwa einer digitalen Fotokamera oder einer Videokamera, einer elektronischen Einrichtung, wie etwa einer Mobilendgeräteeinrichtung mit einer Bildgebungsfunktion, oder eines Sensors für elektromagnetische Wellen, der verschiedene Wellenlängen außer jenen von sichtbarem Licht detektiert. Beispiele für die Festkörperbildgebungsvorrichtungen beinhalten einen APS (Aktivpixelsensor) einschließlich eines Verstärkungselements für jedes Pixels; ein CMOS(komplementärer MOS)-Bildsensor (CIS) wurde weithin verwendet, welcher eine Signalladung, die in einer Fotodiode als ein fotoelektrisches Umwandlungselement akkumuliert wird, über einen MOS(Metall-Oxid-Halbleiter)-Transistor liest.
  • Als ein Sensor zur wissenschaftlichen Verwendung, der eine Messung mit hoher Empfindlichkeit erfordert, wurde ein Lichtempfangselement (pin-Fotodiode) verwendet, das eine Struktur aufweist, in der ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet und ein Floating-Diffusion-Gebiet (Floating-Diffusion: FD) integriert sind (siehe z. B. PTL 1). Ein solches Lichtempfangselement ist einfach aus einer unkomplizierten Struktur herzustellen. Außerdem kann eine beliebige Potentialdifferenz an einen p-n-Übergang angelegt werden, der ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet bildet. Dies vereinfacht es, die Dicke des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets zu erhöhen.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. H11-4012
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Insbesondere muss ein Lichtempfangselement, das in einem Röntgenbildgebungselement verwendet wird, einen Einfluss eines Gesamtdosiseffekts aufgrund von Röntgenbestrahlung reduzieren.
  • Es ist wünschenswert, ein Lichtempfangselement, ein Röntgenbildgebungselement und eine elektronische Einrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, einen Einfluss eines Gesamtdosiseffekts aufgrund von Röntgenbestrahlung zu reduzieren.
  • Ein erstes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  • Ein zweites Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und eine Isolationsschicht, die zwischen der ersten Oberfläche und dem elektrisch leitfähigen Film bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind.
  • Ein drittes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; eine erste Isolationsschicht, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und ein stark dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid beinhaltet; und einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit wenigstens der ersten Isolationsschicht dazwischenliegend bereitgestellt ist.
  • Ein viertes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und einen Luftspalt zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  • Ein fünftes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; mehrere dritte Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befinden, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, die aneinander angrenzen, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  • Ein sechstes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei sich das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit teilweise auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  • Ein siebtes Lichtempfangselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  • Ein Röntgenbildgebungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet mehrere der Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, welche eine Signalladung basierend auf einem Röntgenstrahl erzeugen.
  • Eine elektronische Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Röntgenbildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • In dem ersten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, dem Röntgenbildgebungselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und der elektronischen Einrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist, zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das mit der ersten Elektrode gekoppelt ist, und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt, das mit der zweiten Elektrode gekoppelt ist, die nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats einschließlich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets bereitgestellt ist, und ist das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste elektrisch leitfähige Gebiet aufweist, ferner zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt. In dem zweiten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Isolationsschicht, die einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind, zwischen der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats und dem darüber bereitgestellten elektrisch leitfähigen Film bereitgestellt. In dem dritten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der elektrisch leitfähige Film auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt, wobei die erste Isolationsschicht einschließlich eines stark dielektrischen Materials mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid dazwischenliegt. In dem vierten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Isolationsschicht mit einem Luftspalt zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf der Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt. In dem fünften Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt sind, und ist das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit ferner zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die aneinander angrenzen, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt. In dem sechsten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt, und ist das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das sich teilweise auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit an einer ersten Grenzfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt. In dem siebten Lichtempfangselement gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist, und das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche bereitgestellt. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass die Grenzfläche der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats, das mit einem Röntgenstrahl bestrahlt wurde, in den zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp gebracht wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • [2] 2 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für eine Struktur jedes elektrisch leitfähigen Gebiets auf einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats des in 1 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [3] 3 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Kopplung einer Leistungsversorgung mit einem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet in dem in 1 veranschaulichten Lichtempfangselement.
    • [4] 4 ist eine schematische Ansicht eines anderen Beispiels für die Kopplung der Leistungsversorgung mit dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet in dem in 1 veranschaulichten Lichtempfangselement.
    • [5A] 5A ist ein erklärendes Diagramm eines Modus vor oder nach einer Röntgenbestrahlung, falls ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet um eine Anode herum bereitgestellt ist, als ein Vergleichsbeispiel.
    • [5B] 5B ist ein erklärendes Diagramm eines Modus vor oder nach der Röntgenbestrahlung, falls das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet um die Anode herum bereitgestellt ist, als ein Vergleichsbeispiel.
    • [6A] 6A ist ein erklärendes Diagramm eines Modus vor oder nach einer Röntgenbestrahlung, falls eine LDA zwischen einer Anode und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet des in 1 veranschaulichten Lichtempfangselements bereitgestellt ist.
    • [6B] 6B ist ein erklärendes Diagramm eines Modus vor oder nach der Röntgenbestrahlung, falls die LDA zwischen der Anode und dem elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet des in 1 veranschaulichten Lichtempfangselements bereitgestellt ist.
    • [7] 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 1 der vorliegenden Offenbarung.
    • [8] 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 2 der vorliegenden Offenbarung.
    • [9] 9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 3 der vorliegenden Offenbarung.
    • [10] 10 ist ein schematische Querschnittsansicht einer Konfiguration eines Hauptteils des in 9 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [11] 11 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für ein Layout einer Gate-Elektrode des in 9 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [12] 12 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für das Layout der Gate-Elektrode des in 9 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [13] 13 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 4 der vorliegenden Offenbarung.
    • [14] 14 ist ein schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für eine Konfiguration eines Hauptteils des in 13 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [15] 15 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 5 der vorliegenden Offenbarung.
    • [16A] 16A ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für eine Konfiguration einer Feldplatte des in 15 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [16B] 16B ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 5 der vorliegenden Offenbarung.
    • [17] 17 ist ein schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration einer Feldplatte des in 16B veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [18] 18 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung.
    • [19] 19 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung.
    • [20] 20 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung.
    • [21] 21 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung.
    • [22] 22 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung.
    • [23] 23 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 7 der vorliegenden Offenbarung.
    • [24] 24 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für ein Verdrahtungslayout des in 23 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [25] 25 ist ein Diagramm, das Oberflächenpotentiale in Abhängigkeit von Positionen des in 23 veranschaulichten Lichtempfangsabschnitts veranschaulicht.
    • [26] 26 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 8 der vorliegenden Offenbarung.
    • [27] 27 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für ein Layout des in 26 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [28] 28 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 8 der vorliegenden Offenbarung.
    • [29] 29 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für das Layout des in 28 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [30] 30 ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für das Layout des in 28 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [31] 31 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 9 der vorliegenden Offenbarung.
    • [32] 32 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 10 der vorliegenden Offenbarung.
    • [33] 33 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 10 der vorliegenden Offenbarung.
    • [34] 34 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 11 der vorliegenden Offenbarung.
    • [35] 35 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 12 der vorliegenden Offenbarung.
    • [36] 36 ist eine schematische Draufsicht eines Beispiels für ein Layout eines Abschnitts mit erhöhter Breite des in 35 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [37A] 37A ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für das Layout des Abschnitts mit erhöhter Breite des in 35 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [37B] 37B ist eine schematische Draufsicht eines anderen Beispiels für das Layout des Abschnitts mit erhöhter Breite des in 35 veranschaulichten Lichtempfangselements.
    • [38] 38 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Hauptteils eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [39] 39 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Hauptteils des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [40] 40 ist eine schematische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels für die Konfiguration des Hauptteils des Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung.
    • [41] 41 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 14 der vorliegenden Offenbarung.
    • [42] 42 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 15 der vorliegenden Offenbarung.
    • [43] 43 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 16 der vorliegenden Offenbarung.
    • [44] 44 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Konfiguration eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 17 der vorliegenden Offenbarung.
    • [45] 45 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Röntgenbildgebungselements veranschaulicht.
    • [46] 46 ist ein Blockdiagramm, das ein ausführliches Konfigurationsbeispiel eines in 45 veranschaulichten Spaltenauswahlabschnitts veranschaulicht.
  • Weisen zum Ausführen der Erfindung
  • Nachfolgend wird eine ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben. Die folgende Beschreibung ist lediglich ein spezielles Beispiel für die vorliegende Offenbarung und die vorliegende Offenbarung sollte nicht auf die folgenden Aspekte beschränkt werden. Zudem ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Anordnungen, Abmessungen, Abmessungsverhältnisse und dergleichen jeder Komponente beschränkt, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Es ist anzumerken, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
    • 1. Ausführungsform (Ein Beispiel für ein Lichtempfangselement, das mit einem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet und einer LDA auf einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats zwischen einer Anode und einem Drain versehen ist)
      • 1-1. Konfiguration des Lichtempfangselements
      • 1-2. Verfahren zum Herstellen des Lichtempfangselements
      • 1-3. Funktionsweisen und Effekte
    • 2. Modifikationsbeispiele
      • 2-1. Modifikationsbeispiel 1 (Ein Beispiel für eine Isolationsschicht zwischen einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats und einer Verdrahtungsschicht)
      • 2-2. Modifikationsbeispiel 2 (Ein Beispiel für eine Isolationsschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats)
      • 2-3. Modifikationsbeispiel 3 (Ein Beispiel für ein Layout einer Gate-Elektrode)
      • 2-4. Modifikationsbeispiel 4 (Ein Beispiel für das Bereitstellen eines Luftspalts zwischen einer Anode und einem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet)
      • 2-5. Modifikationsbeispiel 5 (Ein Beispiel für das Bereitstellen einer Feldplatte oberhalb eines Schutzrings)
      • 2-6. Modifikationsbeispiel 6 (Ein Beispiel für das Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets zwischen einem Drain und einem Schutzring und zwischen Schutzringen)
      • 2-7. Modifikationsbeispiel 7 (Ein Beispiel für das Steuern eines Intervalls zwischen einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats und einer Verdrahtungsschicht)
      • 2-8. Modifikationsbeispiel 8 (Ein Beispiel für das Bereitstellen eines elektrisch leitfähigen n-Typ- oder p-Typ-Gebiets zwischen Schutzringen zwischen aneinander angrenzenden Pixeln)
      • 2-9. Modifikationsbeispiel 9 (Ein Beispiel für das Anlegen einer Spannung an einen Schutzring)
      • 2-10. Modifikationsbeispiel 10 (Ein Beispiel für das Bereitstellen eines Intervalls zwischen einer eingebetteten Schicht und einem elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiet auf einer vorderen Oberfläche eines Halbleitersubstrats)
      • 2-11. Modifikationsbeispiel 11 (Ein Beispiel für das Entfernen einer Überlappung eines Abschnitts mit erhöhter Breite einer Anode mit einem Drain)
      • 2-12. Modifikationsbeispiel 12 (Ein Beispiel für das partielle Bereitstellen eines Abschnitts mit erhöhter Breite)
      • 2-13. Modifikationsbeispiel 13 (Ein anderes Beispiel für ein Layout eines elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets und eines LDD zwischen einer Anode und einem Drain)
      • 2-14. Modifikationsbeispiel 14 (Ein Beispiel für eine Fremdstoffkonzentration eines elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets in mehreren Stufen zwischen einer Anode und einem Drain)
      • 2-15. Modifikationsbeispiel 15 (Ein Beispiel für das Einbetten eines Isolationsfilms zwischen einer Anode und einem Drain)
      • 2-16. Modifikationsbeispiel 16 (Ein Beispiel für das Einbetten einer Gate-Elektrode zwischen einer Anode und einem Drain)
      • 2-17. Modifikationsbeispiel 17 (Ein Beispiel für das Einbetten eines Gate eines Vertikaltransfertransistors um eine Anode herum)
    • 3. Anwendungsbeispiel
  • <1. Ausführungsform>
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Lichtempfangselement 1 beinhaltet zum Beispiel eine pin(positiv-intrinsisch-negativ)-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 anlegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1 ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. einem Röntgenbildgebungselement 100; siehe 45) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • (1-1. Konfiguration des Lichtempfangselements)
  • In dem Lichtempfangselement 1 ist zum Beispiel ein elektrisch leitfähiges p-Typ-Gebiet (Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit) 13 teilweise an einer Grenzfläche einer vorderen Oberfläche S 1 (ersten Oberfläche) des Halbleitersubstrats 11 vom n-Typ gebildet und ist eine elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht (Schichten mit einem zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp) 12 an einer Grenzfläche einer Oberfläche (einer hinteren Oberfläche S2; zweiten Oberfläche) auf einer Seite gegenüber der vorderen Oberfläche S1 gebildet. Das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13 beinhaltet mehrere Gebiete; das Lichtempfangselement 1 beinhaltet zum Beispiel ein Gebiet (erstes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit), das eine Anode 13A darstellt, ein Gebiet (zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit), das einen Drain 13B darstellt, und ein Gebiet (drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit), das einen Schutzring 13C darstellt. In dem Lichtempfangselement 1 ist ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet (Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit) ferner als eine eingebettete Schicht 14 innerhalb des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Das Lichtempfangselement 1 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ferner ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet (erstes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit) 21 an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B und ein elektrisch leitfähiges p-Typ-Gebiet (viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit) mit einer Fremdstoffkonzentration niedriger als jene eines Gebiets, das die Anode 13A darstellt, oder dergleichen als eine schwach dotierte Anode (LDA: Lightly Doped Anode) 22 wenigstens zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21.
  • Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Ausführungsform eine Beschreibung eines Falls gegeben wird, in dem Löcher von Exzitonen (Elektron/Loch-Paaren), die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt werden, als Signalladung gelesen werden. Außerdem gibt in den Zeichnungen „- (Minus)“, das an „p“ und „n“ angehängt ist, an, dass ein p-Typ- oder n-Typ-Fremdstoff eine geringe Konzentration hat und gibt ,,+ (Plus)" an, dass der p-Typ- oder n-Typ-Fremdstoff eine hohe Konzentration hat. Die Betragsbeziehungen zwischen Konzentrationen der p-Typ- und n-Typ-Fremdstoffe sind p- < p < p+ bzw. n- < n < n+.
  • Das Halbleitersubstrat 11 ist durch zum Beispiel einen n-Typ-, p-Typ- oder i-Typ(intrinsischer Halbleiter)-Halbleiter konfiguriert und beinhaltet darin einen p-i-n-Übergang oder einen p-n-Übergang, um als ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet zu dienen. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein n-Typ-Halbleitersubstrat als das Halbleitersubstrat 11 verwendet und werden mehrere elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiete (Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit) 13 und ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet (Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit) an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 gebildet, wie zuvor beschrieben. Eine Filmdicke (nachfolgend einfach als eine „Dicke“ bezeichnet) des Halbleitersubstrats 11 in einer Stapelungsrichtung (Y-Achse-Richtung) beträgt zum Beispiel 10 µm oder mehr und 700 µm oder weniger.
  • Als das Halbleitersubstrat 11 wird zum Beispiel ein Siliciumsubstrat verwendet, aber dies ist nicht beschränkend. Als das Halbleitersubstrat 11 kann zum Beispiel ein Substrat verwendet werden, das Germanium (Ge), Galliumarsenid (GaAs), Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Zinkselen (ZnSe), Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) oder dergleichen beinhaltet.
  • Das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13 ist ein Gebiet einschließlich p-Typ-Fremdstoffen (p-Typ-Fremdstoffgebiet) mit einer Konzentration von zum Beispiel 1e18 cm-3 bis 1e21 cm-3, und mehrere elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiete 13 sind an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Insbesondere beinhaltet das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13 drei Gebiete: ein Gebiet, das die Anode 13A darstellt; ein Gebiet, das den Drain 13B darstellt; und ein Gebiet, das den Schutzring 13C darstellt. Die Gebiete sind voneinander beabstandet und der Drain 13B ist in einer Ringform um die Anode 13A herum gebildet. Der Schutzring 13C ist in einer Ringform um den Drain 13B herum gebildet. In Bezug auf eine Dicke ist das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13 in Abhängigkeit von einer Konfiguration des Einheitspixels P zum Beispiel mit einer Dicke von 3 µm oder weniger von der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel ein Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Die Anode 13A empfängt eine Applikation einer Spannung zum Lesen von zum Beispiel Löchern (h+) als eine Signalladung unter Ladungsträgern, die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt werden; die Anode 13A ist zum Beispiel mit einer Elektrode 16 (ersten Elektrode) gekoppelt. Zum Beispiel ist die Anode 13A einzeln in im Wesentlichen der Mitte des Einheitspixels P gebildet. Die planare Form der Anode 13A ist nicht speziell beschränkt und kann eine kreisförmige Form (siehe z. B. 2) oder eine polygonale Form sein. Zum Beispiel ragt die Anode 13A teilweise zu einer Seite näher an der hinteren Oberfläche S2 als eine untere Oberfläche der eingebetteten Schicht 14 hervor, die nachfolgend geschrieben wird. Eine Größe der Anode 13A beträgt in Abhängigkeit von der Größe des Einheitspixels zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 10 µm oder weniger, falls das Rastermaß des Einheitspixels P zum Beispiel 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Der Drain 13B empfängt eine Applikation einer Spannung zum Entladen eines Dunkelstroms, der an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 zum Beispiel zur Zeit einer Röntgenbestrahlung erzeugt wird; der Drain 13B ist mit zum Beispiel einer Elektrode 17 (zweiten Elektrode) gekoppelt. Der Drain 13B ist in einer Ringform um die Anode 13A herum gebildet und der Dunkelstrom, der an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 zur Zeit einer Röntgenbestrahlung auf das Halbleitersubstrat 11 erzeugt wird, wird konstant von dem Drain 13B entladen. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass der Dunkelstrom in die Anode 13A fließt. Eine planare Form des Drain 13B ist nicht speziell beschränkt und kann eine ringförmige Form oder eine polygonale Form (siehe z. B. 2) sein.
  • Der Schutzring 13C ist bereitgestellt, um ein horizontales elektrisches Feld zu erzeugen, das die Konzentration eines elektrischen Feldes an dem Drain 13B abschwächt und gleichzeitig einen Transfer einer Signalladung (von Löchern) in einer horizontalen Richtung (z. B. X-Y-Ebene-Richtung) unterstützt. Der Schutzring 13C ist in einer Ringform um den Drain 13B herum gebildet, um die Anode 13A und den Drain 13B zu umgeben. Im Gegensatz zu der Anode 13A und dem Drain 13B befindet sich der Schutzring 13C in einem elektrisch potentialfreien Zustand. Zum Beispiel sind mehrere Schutzringe 13C an de Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zum Beispiel im Wesentlichen konzentrisch oder im Wesentlichen konzentrisch und polygonal um die Anode 13A herum gebildet. Insbesondere beinhaltet, wie in 1 und 2 veranschaulicht, der Schutzring 13C zum Beispiel drei elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiete und ist dreifach (Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3) um den Drain 13B herum gebildet. Auf diese Weise ermöglicht das Bereitstellen der mehreren Schutzringe 13C, dass das konzentrierte elektrische Feld auf mehrere Orte verteilt wird und zur gleichen Zeit das horizontale elektrische Feld in einem breiten Gebiet erzeugt wird. Außerdem kann auf beiden Seiten des Schutzrings 13C1, 13C2 oder 13C3 ferner ein elektrisch leitfähiges p-Typ-Gebiet (fünftes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit) mit einer Fremdstoffkonzentration niedriger als das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13, z. B. mit einer Konzentration von etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3, gebildet werden.
  • Falls der Drain 13B und der Schutzring 13C so gebildet sind, dass sie eine polygonale Form (z. B. eine rechteckige Form) aufweisen, sind die Ecken bevorzugt so gebildet, dass sie eine gekrümmte Form aufweisen, wie in 2 veranschaulicht ist. Dies ermöglicht, dass die Konzentration des elektrischen Feldes an den Ecken abgeschwächt wird. Außerdem ist dies, obwohl 2 den Drain 13B und den Schutzring 13C exemplarisch als kontinuierlich um die Anode 13A herum bereitgestellt zeigt, nicht beschränkend. Zum Beispiel kann ein Teil davon ausgeschnitten sein oder sie können alternativ dazu intermittierend gebildet sein.
  • Eine Linienbreite des Rings, der den Drain 13B und den Schutzring 13C darstellt, beträgt zum Beispiel 0,100 µm oder mehr und 10 µm oder weniger. Ein Intervall zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C beträgt zum Beispiel 0,100 µm oder mehr und 10 µm oder weniger. Es ist anzumerken, dass die Linienbreiten des Drain 13B und des Schutzrings 13C nicht zwingend konstant sind.
  • Außerdem sind, wie in 1 und 2 veranschaulicht, falls die mehreren Schutzringe 13C bereitgestellt sind, Intervalle zwischen diesen bevorzugt in allen Bildungsgebieten einheitlich. Dementsprechend wird, wie bei einem Lichtempfangselement 1A aus Modifikationsbeispiel 1, das später beschrieben wird, selbst wenn zum Beispiel eine Verdrahtungsschicht 23 (siehe z. B. 24) bereitgestellt wird, die die mehreren Schutzringe 13C oberhalb der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 überspannt (z. B. in einer Isolationsschicht 15), eine Potentialdifferenz, die aufgrund von Röntgenbestrahlung auftritt, an der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen einem Gebiet, in dem die Verdrahtungsschicht 23 gebildet ist, und einem Gebiet, in dem die Verdrahtungsschicht 23 nicht gebildet ist (insbesondere eine Differenz des elektrischen Feldes zwischen der vorderen Oberfläche S1 (n-Typ-Diffusionsgebiet) des Halbleitersubstrats 11 und dem elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiet), reduziert.
  • Das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 12 ist ein Gebiet (n-Typ-Fremdstoffgebiet) einschließlich n-Typ-Fremdstoffen mit einer Konzentration von zum Beispiel 1e18 cm-3 bis 1e21 cm-3, und ist an einer Grenzfläche der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Zum Beispiel ist eine Leistungsversorgung VDD (siehe 3) mit der elektrisch leitfähigen n-Typ-Schicht 12 gekoppelt. Falls zum Beispiel Löcher unter Ladungsträgern, die durch fotoelektrische Umwandlung erzeugt werden, als Signalladung durch die Anode 13A gelesen werden, werden Elektronen (e-) durch die elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht 12 abgegeben. In Bezug auf eine Dicke ist die elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht 12 in Abhängigkeit von der Konfiguration des Einheitspixels P zum Beispiel mit einer Dicke von 1 µm von der Grenzfläche der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel das Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • 3 und 4 veranschaulichen jeweils ein Beispiel für ein Verfahren zum Koppeln einer Leistungsversorgung mit der elektrisch leitfähigen n-Typ-Schicht 12. 3 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem eine transparente Elektrode 18 auf der elektrisch leitfähigen n-Typ-Schicht 12 gebildet ist und die Leistungsversorgung VDD mit der transparenten Elektrode 18 gekoppelt ist, um eine Spannung von der Seite der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 anzulegen. 4 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem in einem Peripheriegebiet 110B um ein Pixelgebiet 110A herum, in dem mehrere Einheitspixel P zum Beispiel in einer Matrix angeordnet sind, außerhalb eines Verarmungsgebiet 11D, das in dem Halbleitersubstrat 11 gebildet ist, ein neutrales Gebiet 11N gebildet ist, durch welches eine Spannung über ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet 19 angelegt wird, das an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt ist. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall, wie in 4 veranschaulicht, es bevorzugt wird, an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 in dem Peripheriegebiet 110B mehrere Hochspannungsschutzringe 13D zwischen dem Einheitspixel P, das in dem Pixelgebiet 110A gebildet ist, und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 19 zu bilden. Unter den mehreren Hochspannungsschutzringen 13D wird ein Hochspannungsschutzring, der am nächsten zu dem Pixelgebiet 110A angeordnet ist, bevorzugt mit Masse GND gekoppelt.
  • Die eingebettete Schicht 14 wird bereitgestellt, um zu verhindern, dass Löcher (Signalladung) unter Ladungsträgern, die durch fotoelektrische Umwandlung in dem Halbleitersubstrat 11 erzeugt werden, zu dem Drain 13B oder dem Schutzring 13C transferiert werden. Die eingebettete Schicht 14 ist ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet einschließlich n-Typ-Fremdstoffen mit höherer Konzentration als jene des n-Typ-Halbleitersubstrats 11 mit einer Konzentration von zum Beispiel 1e14 cm-3 bis 1e17 cm-3 und ist innerhalb des Halbleitersubstrats 11, insbesondere nahe dem elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiet 13 eingebettet. Insbesondere ist die eingebettete Schicht 14 in einem Gebiet, das dem Drain 13B und dem Schutzring 13C entspricht, des elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets 13 bereitgestellt und weist eine Öffnung in einem Gebiet auf, das der Anode 13A zugewandt ist. Dies ermöglicht, dass eine in dem Halbleitersubstrat 11 erzeugte Signalladung effizient aus der Anode 13A gelesen wird. Es ist anzumerken, dass die eingebettete Schicht 14 so gebildet ist, dass sie sich nicht in direktem Kontakt mit dem Drain 13B und dem Schutzring 13C befindet. Eine Dicke der eingebetteten Schicht 14 beträgt zum Beispiel 0,100 µm oder mehr und 10 µm oder weniger, obwohl sie in Abhängigkeit von dem Betrag einer angelegten Rückwärtsvorspannung variiert, die zwischen der vorderen Oberfläche S1 und der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 anzulegen ist.
  • Die Isolationsschicht 15 ist auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet. Die Isolationsschicht 15 wird unter Verwendung eines anorganischen Isolationsmaterials gebildet. Beispiele für das anorganische Isolationsmaterial beinhalten Siliciumoxid (SiO2), Siliciumnitrid (SiN), Aluminiumoxid (Al2O3) und Hafniumoxid (HfO2). Die Isolationsschicht 15 ist so gebildet, dass sie wenigstens eines dieser Materialien beinhaltet.
  • Das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 ist ein Gebiet einschließlich n-Typ-Fremdstoffen und ist an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt, wie zuvor beschrieben. Die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets 21 ist zum Beispiel eine Konzentration von etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3. In Bezug auf eine Dicke ist das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 zum Beispiel in Abhängigkeit von der Konfiguration des Einheitspixels P mit einer Dicke von zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 3 µm oder weniger von der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel das Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Die LDA 22 ist ein Gebiet, das p-Typ-Fremdstoffe beinhaltet (p-Typ-Fremdstoffgebiet), und ist an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 und zwischen dem Drain 13B und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt, wie zum Beispiel in 1 und 2 veranschaulicht. Die Fremdstoffkonzentration der LDA 22 ist niedriger als die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets 13, das die Anode 13A, den Drain 13B und den Schutzring 13C bildet, und ist eine solche Konzentration, dass eine Verarmung durch eine feste elektrische Ladung (Löcher) bewirkt wird, die an der Grenzfläche der Isolationsschicht 15 mit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 aufgrund von zum Beispiel Röntgenbestrahlung erzeugt wird. Insbesondere ist die Spitzenkonzentration in Abhängigkeit von einer Menge einer Röntgenbestrahlung zum Beispiel eine niedrige Konzentration von 1e17 cm-3 bis 1e19 cm-3. In Bezug auf eine Dicke ist die LDA 22 zum Beispiel in Abhängigkeit von der Konfiguration des Einheitspixels P mit einer Dicke von zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 3 µm oder weniger von der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel das Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Obwohl dies nicht veranschaulicht ist, ist zum Beispiel ein Substrat, in dem die zuvor beschriebenen Elektroden 16 und 17, ein Logikschaltkreis und dergleichen gebildet sind, auf der Isolationsschicht 15 angeordnet.
  • 5A und 5B veranschaulichen schematisch Modi der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 vor einer Röntgenbestrahlung ( 5A) und nach der Röntgenbestrahlung (5B), falls nur das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 um die Anode 13A herum bereitgestellt ist. Wie zuvor beschrieben, bewirkt Röntgenbestrahlung die Erzeugung einer festen elektrischen Ladung (Löcher) an der Grenzfläche der Isolationsschicht 15 mit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11. Die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 wird durch die positive feste elektrische Ladung induziert, die in einen n-Typ gebracht wird. Dies bewirkt, dass eine Breite W einer Verarmungsschicht reduziert wird und ein p-n-Übergang steil ist. Zu dieser Zeit wird die Kapazität auf 1,5-mal oder mehr erhöht, zum Beispiel teilweise aufgrund einer großen Fläche des p-n-Übergangs.
  • 6A und 6B veranschaulichen schematisch Modi der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 vor einer Röntgenbestrahlung ( 6A) und nach der Röntgenbestrahlung (6B), falls die LDA 22 zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt ist. Falls die LDA 22 zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt ist, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, wird die Fläche des p-n-Übergangs reduziert und wird die LDA 22 verarmt, was daraus resultiert, dass sie aufgrund von Röntgenbestrahlung in einen n-Typ gebracht wird, wodurch eine Reduzierung der Breite W der Verarmungsschicht unterdrückt wird. Es ist daher möglich, eine Fluktuation (Zunahme) der Kapazität vor und nach der Röntgenbestrahlung zu unterdrücken.
  • (1-2. Verfahren zum Herstellen des Lichtempfangselements)
  • Das Lichtempfangselement 1 kann zum Beispiel wie folgt produziert werden. Zuerst wird die elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht 12 auf der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 unter Verwendung einer Ionenimplantationstechnik gebildet. Anschließend wird eine Maske auf einem vorbestimmten Gebiet der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet und dann werden n-Typ-Fremdstoffe (z. B. Phosphor (P)) unter Verwendung einer Ionenimplantationstechnik dotiert, um eine elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht (eingebettete Schicht 14) zu bilden. Als Nächstes wird eine Maske auf einem vorbestimmten Gebiet der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet und dann werden p-Typ-Fremdstoffe (z. B. Bor (B)) unter Verwendung einer Ionenimplantationstechnik dotiert, um elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiete 13 (Anode 13A, Drain 13B und Schutzring 13C) zu bilden. Gleichermaßen wird eine Maske anschließend auf einem vorbestimmten Gebiet der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet und dann werden n-Typ-Fremdstoffe (z. B. Phosphor (P)) oder p-Typ-Fremdstoffe (z. B. Bor (B)) unter Verwendung einer Ionenimplantationstechnik dotiert, um das elektrisch leitfähige n-Typ-Schicht 21 und die LDA 22 in Folge zu bilden. Als Nächstes wird die Isolationsschicht 15 als ein Film auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zum Beispiel unter Verwendung eines CVD(chemische Gasphasenabscheidung)-Verfahrens gebildet. Dies vervollständig das in 1 veranschaulichte Lichtempfangselement 1.
  • (1-3. Funktionsweisen und Effekte)
  • In dem Lichtempfangselement 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt, die an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt sind, und wird die LDA 22 zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt. Dies verhindert eine Zunahme der Kapazität, die daraus resultiert, dass die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 nach einer Röntgenbestrahlung in den n-Typ gebracht wird. Dies ist nachfolgend beschrieben.
  • Wie zuvor beschrieben, werden Festkörperbildgebungsvorrichtungen in verschiedenen Anwendungen verwendet, einschließlich zum Beispiel einer Bildgebungsvorrichtung, wie etwa einer digitalen Fotokamera oder einer Videokamera, einer elektronischen Einrichtung, wie etwa einer Mobilendgeräteeinrichtung mit einer Bildgebungsfunktion, oder eines Sensors für elektromagnetische Wellen, der verschiedene Wellenlängen außer jenen von sichtbarem Licht detektiert. In diesen Festkörperbildgebungsvorrichtungen wurde ein CMOS-Bildsensor weithin verwendet, der eine Signalladung, die in einer Fotodiode als ein fotoelektrisches Umwandlungselement akkumuliert wird, über einen MOS-Sensor ausliest.
  • Ein Einheitspixel des CMOS-Bildsensors beinhaltet in einem Halbleitersubstrat zum Beispiel eine Fotodiode (PD) einschließlich einer HAD(Hole Accumulated Diode - Lochakkumulationsdiode)-Struktur und ein Floating-Diffusion-Gebiet (FD), die an einer Position über die Fotodiode hinweg mit einem Transfer-Gate dazwischenliegend angeordnet sind. Zusätzlich dazu beinhaltet das Einheitspixel zum Beispiel einen Rücksetztransistor, einen Auswahltransistor und einen Verstärkungstransistor.
  • Außerdem beinhalten Beispiele für eine andere Form des Einheitspixels des CMOS-Bildsensors eine Struktur, in der das fotoelektrische Umwandlungsgebiet und die FD in einem Halbleitersubstrat integriert sind, ohne dass die HAD enthalten ist. Zusätzlich dazu, dass sie unkompliziert und einfach herzustellen ist, ist diese Struktur dazu in der Lage, eine beliebige Potentialdifferenz zu einem p-n-Übergang hinzuzufügen, der das fotoelektrische Umwandlungsgebiet bildet. Daher ist es einfach, die Dicke des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets zu erhöhen, und dementsprechend wurde die Struktur durch Ausnutzung davon oft in einem Sensor zur wissenschaftlichen Verwendung verwendet, der eine Messung mit hoher Empfindlichkeit erfordert.
  • Insbesondere ist es in einem Strahlungsbildgebungselement und einem Detektor für elektromagnetische Wellen erforderlich, einen Einfluss eines Gesamtdosiseffekts aufgrund der Röntgenbestrahlung zu reduzieren. Der Gesamtdosiseffekt verweist auf ein Phänomen, bei dem eine Verschlechterung in einem Material aufgrund einer Akkumulation aller einfallenden radioaktiven Strahlen auftritt; wenn große Mengen radioaktiver Strahlen, wie etwa Röntgenstrahlen, auf ein Halbleiterelement einfallen, werden Elektron-Loch-Paare durch eine Ionisationsaktion in einem Oxidfilm erzeugt. Obwohl dies von einem elektrischen Feld in einem Oxidfilm abhängt, dienen zum Beispiel Löcher unter Elektron-Loch-Paaren als feste elektrische Ladung und trennen Elektronen eine Si-H-Bindung an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11, wodurch ein Grenzflächenzustand erhöht wird. Dies verschlechtert verschiedene Charakteristiken des Halbleiterelements.
  • Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt und wird die LDA 22 einschließlich eines elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt. Dies reduziert den Einfluss, der daraus resultiert, dass die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 in den n-Typ gebracht wird, was durch die Erzeugung einer festen elektrisch Ladung (Löcher) an der Grenzfläche der Isolationsschicht 15 mit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 aufgrund von Röntgenbestrahlung verursacht wird.
  • Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, in dem Lichtempfangselement 1 der vorliegenden Ausführungsform den Einfluss des Gesamtdosiseffekts durch Röntgenbestrahlung zu reduzieren.
  • Außerdem weist in dem Lichtempfangselement 1 der vorliegenden Ausführungsform die LDA 22 eine solche Fremdstoffkonzentration auf, dass eine Verarmung verursacht wird, die daraus resultiert, dass die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 aufgrund von Röntgenbestrahlung in den n-Typ gebracht wird. Dies reduziert eine Fläche des p-n-Übergangs mit dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 und unterdrückt eine Reduzierung der Breite der Verarmungsschicht im Vergleich zu einem Fall, in dem die LDA 22 nicht bereitgestellt ist (siehe z. B. 5B). Es ist daher möglich, eine Fluktuation (Zunahme) der Kapazität vor oder nach der Röntgenbestrahlung zu unterdrücken und dementsprechend eine Abnahme der Umwandlungseffizienz zu unterdrücken.
  • Als Nächstes werden Beschreibung von Modifikationsbeispielen 1 bis 17 und eines Anwendungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung gegeben. Nachfolgend werden Komponenten ähnlich jenen der vorhergehenden Ausführungsform durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden Beschreibungen davon gegebenenfalls weggelassen.
  • <2. Modifikationsbeispiele>
  • (2-1. Modifikationsbeispiel 1)
  • 7 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1A) gemäß Modifikationsbeispiel 1 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1A zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1A ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • Zum Beispiel ist, wie in 24 veranschaulicht, falls die Verdrahtungsschicht 23, die elektrisch mit dem Drain 13B gekoppelt ist und die mehreren Schutzringe 13C überspannt, in der Isolationsschicht 15 bereitgestellt ist, die Isolationsschicht 15 zwischen der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 und der Verdrahtungsschicht 23 bevorzugt ein Monoschichtfilm, der Siliciumoxid beinhaltet. Alternativ dazu wird, falls Siliciumnitrid als ein Bestandsteilmaterial der Isolationsschicht 15 verwendet wird, der Siliciumnitridfilm bevorzugt an einer Position um 30 nm oder mehr von der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 entfernt gebildet. Mit anderen Worten wird es, falls die Isolationsschicht 15 ein gestapelter Film aus einem Siliciumoxidfilm und einem Siliciumnitridfilm ist, bevorzugt, einen Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr von der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 und einen Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge zu stapeln.
  • Bei einer typischen CMOS-Technik wird ein Film, wie etwa ein Siliciumnitridfilm, der ein Auswahlverhältnis zu einem Siliciumoxidfilm beim Trockenätzen ermöglicht, als ein CS-Zwischenschichtfilm nahe einem Siliciumsubstrat angeordnet und wird als ein Ätzstoppfilm beim CS-Ätzen verwendet. Jedoch beinhaltet der Siliciumnitridfilm eine größere feste elektrische Ladung als der Siliciumoxidfilm; daher kann der Siliciumnitridfilm, der nahe einer vorderen Oberfläche des Siliciumsubstrats angeordnet ist, mit einer niedrigen Fremdstoffkonzentration in manchen Fällen eine Ladungsträgerkonzentration in dem Siliciumsubstrat beeinflussen. Außerdem kann ein Defekt auftreten, bei dem die vordere Oberfläche des Siliciumsubstrats durch ein Materialgas bei Bildung des Siliciumnitridfilms nitriert werden kann, um einen Grenzflächenzustand zu erhöhen, wodurch ein Dunkelstrom erhöht wird.
  • Im Gegensatz dazu wird bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Isolationsschicht 15 zwischen der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 und der Verdrahtungsschicht 23, die darüber gebildet wird, als ein Monoschichtfilm, der Siliciumoxid beinhaltet, oder ein gestapelter Film bereitgestellt, in dem ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr von der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge gestapelt sind. Dies reduziert die Erzeugung eines Grenzflächenzustands der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bei Röntgenbestrahlung. Es ist daher möglich, einen Erzeugung-Rekombination-Strom zusätzlich zu den Effekten der vorhergehenden Ausführungsformen zu reduzieren, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung eines Dunkelstroms zu reduzieren.
  • Außerdem hängt, falls der Siliciumnitridfilm nahe dem Halbleitersubstrat 11 angeordnet ist, eine elektrische Ladung eines der Elektron-Loch-Paare, die in der Isolationsschicht 15 zum Beispiel durch den Gesamtdosiseffekt eines Röntgenstrahls ionisiert werden, von einem elektrischen Feld in der Isolationsschicht 15 ab; zum Beispiel werden Löcher in dem Siliciumnitridfilm akkumuliert, was dazu führt, dass die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 in einen n-Typ gebracht wird. Bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ist es jedoch möglich, den Einfluss davon weiter zu reduzieren.
  • Ferner ist in dem Lichtempfangselement 1 (1A) eines Direktumwandlungstyps, der ein Siliciumsubstrat (Halbleitersubstrat 11) verarmt, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform und dem vorliegenden Modifikationsbeispiel, eine Konzentration von Fremdstoffen, die in dem Halbleitersubstrat 11 enthalten sind, eine sehr niedrige Konzentration. Daher wird, falls eine Streuung der Menge einer festen elektrischen Ladung, die in dem Siliciumnitridfilm enthalten ist, aufgrund einer Streuung oder dergleichen eines Herstellungsprozesses auftritt, die Streuung wahrscheinlich bewirken, dass eine elektrische Leitfähigkeit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 fluktuiert. Die Fluktuation der elektrischen Leitfähigkeit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bewirkt eine Streuung von Pixelcharakteristiken. Im Gegensatz dazu ist bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel ein Siliciumoxidfilm wenigstens nahe der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt, wodurch die Fluktuation der elektrischen Leitfähigkeit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 reduziert wird. Es ist daher möglich, zusätzlich zu den Effekten der vorhergehenden Ausführungsform die Streuung der Pixelcharakteristiken zu reduzieren.
  • Es ist anzumerken, dass eine Verdrahtungsstruktur, die oberhalb der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 des Lichtempfangselements 1A des vorliegenden Modifikationsbeispiels gebildet wird, zum Beispiel wie folgt gebildet werden kann. Zuerst wird die Isolationsschicht 15, die Siliciumoxid beinhaltet, als ein Film auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zum Beispiel unter Verwendung eines CVD-Verfahrens gebildet. Anschließend wird ein Fotolack auf der Isolationsschicht 15 unter Verwendung eines Fotolithografieverfahrens strukturiert und dann wird eine Öffnung, die zu der Anode 13A und dem Drain 13B reicht, durch Trockenätzen gebildet. Zu dieser Zeit wird eine Ätzbedingung verwendet, bei der ein Ätzratenunterschied zwischen Siliciumoxid (Isolationsschicht 15) und Silicium (Halbleitersubstrat 11) genommen wird, um das Ätzen auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 zu stoppen. Als Nächstes wird der Fotolack entfernt, um einen Wolframfilm auf der Isolationsschicht 15 und in der Öffnung unter Verwendung von zum Beispiel einem CVD-Verfahren zu bilden. Danach wird Trockenätzen oder ein CMP(chemisch-mechanisches Polieren)-Verfahren verwendet, um den Wolframfilm auf der Isolationsschicht 15 zu entfernen, und dann wird die Verdrahtungsschicht 23 geeignet gebildet. Dies vervollständig das in 7 veranschaulichte Lichtempfangselement 1A.
  • (2-2. Modifikationsbeispiel 2)
  • 8 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1B) gemäß Modifikationsbeispiel 2 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1B zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1B ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1B des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist eine Gate-Elektrode 24 in der Isolationsschicht 15 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt und ist eine Isolationsschicht (eine Gate-Isolationsschicht 25) zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der Gate-Elektrode 24 unter Verwendung eines stark dielektrischen Materials gebildet.
  • Wie zuvor beschrieben, ist die Gate-Elektrode 24 bereitgestellt, um zum Beispiel ein elektrisches Feld an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B anzulegen. Insbesondere legt die Gate-Elektrode 24 ein elektrisches Feld in einer Richtung an, um Löcher, die nahe der Grenzfläche der der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 erzeugt werden, von der Grenzfläche des Halbleitersubstrats 11 weg zu distanzieren. Insbesondere wird eine Minus(-)-Spannung mit Bezug auf ein Potential des Halbleitersubstrats 11 an die Gate-Elektrode 24 angelegt, wodurch ein elektrisches Feld von zum Beispiel 0,5 MV/cm oder mehr an die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 angelegt wird. Außerdem ist die Gate-Elektrode 24 bereitgestellt, um zum Beispiel das Volumen der Isolationsschicht 15 zu reduzieren, die auf dem Halbleitersubstrat 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt ist. Dies reduziert eine Zunahme einer positiven festen elektrischen Ladung, die nahe der Grenzfläche der Isolationsschicht 15 mit der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 aufgrund von Röntgenstrahlung erzeugt wird, sowie eine Zunahme eines Grenzflächenzustands der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11.
  • Zum Beispiel ist die Gate-Elektrode 24 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B über einen Gate-Isolationsfilm 15A bereitgestellt, um die Anode 13A in einer Draufsicht zu umgeben. Die Gate-Elektrode 24 kann unter Verwendung von zum Beispiel Polysilicium (Poly-Si) gebildet werden. Das Polysilicium, das die Gate-Elektrode 24 darstellt, kann ein intrinsischer Halbleiter sein, der keine Fremdstoffe beinhaltet, oder ein Fremdstoffhalbleiter, der n-Typ- oder p-Typ-Fremdstoffe beinhaltet. Außer jenen zuvor beschriebenen kann das Polysilicium, das die Gate-Elektrode 24 darstellt, zum Beispiel mehrere Halbleitergebiete mit unterschiedlichen Fremdstoffkonzentrationen beinhalten.
  • Die Gate-Isolationsschicht 25 ist auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 unter Verwendung eines stark dielektrischen Materials (High-k) mit einer relativen Permittivität höher als jene des Siliciumoxids, das die Isolationsschicht 15 darstellt, gebildet. Als das stark dielektrische Material, das die Gate-Isolationsschicht 25 darstellt, wird bevorzugt ein Material genutzt, das eine gebondete Oberfläche mit einem Bandversatz kleiner als eine gebondete Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 11 und der Isolationsschicht 15 bildet und einen geringeren Grenzflächenzustand mit dem Halbleitersubstrat 11 aufweist. Spezielle Beispiele dafür beinhalten Tantaloxid (Ta2O5), Hafniumoxid, Aluminiumoxid und Yttriumoxid (Y2O3).
  • Auf diese Weise wird bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Gate-Elektrode 24 über die Gate-Isolationsschicht 25 auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt, die an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt sind. Dies ermöglicht es, eine Zunahme der positiven festen elektrischen Ladung, die an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bei einer Röntgenbestrahlung erzeugt wird, zu reduzieren sowie die Fluktuationen einer Kapazität der Anode 13A und eines elektrischen Feldes an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zu reduzieren. Zusätzlich dazu wird die Erzeugung eines Grenzflächenzustands auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 unterdrückt. Es ist daher möglich, die Erzeugung eines Dunkelstroms zu reduzieren.
  • Ferner wird bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Gate-Isolationsschicht 25 unter Verwendung eines stark dielektrischen Materials gebildet und daher wird eine Bandlücke von der Isolationsschicht 15 zu dem Halbleitersubstrat 11 schrittweise enger, wodurch eine Grenzflächenzustandsdichte zwischen der Isolationsschicht 15 und dem Halbleitersubstrat 11 reduziert wird. Es ist daher möglich, die Erzeugung eines Dunkelstroms weiter zu reduzieren.
  • (2-3. Modifikationsbeispiel 3)
  • 9 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1C) gemäß Modifikationsbeispiel 3 der vorliegenden Offenbarung. 10 ist eine vergrößerte Ansicht einer Querschnittskonfiguration eines Hauptteils des in 9 veranschaulichten Lichtempfangselements 1C. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1C zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1C ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • Modifikationsbeispiel 2 zeigt exemplarisch die Gate-Elektrode 24, die selektiv auf dem Halbleitersubstrat 11 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt ist. Wie jedoch in 11 veranschaulicht, kann die Gate-Elektrode 24 zum Beispiel ferner auf dem Drain 13B, zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und auf der Anode 13A gebildet sein. Dies ermöglich eine Bildung eines schmaleren Spalts zwischen den Gate-Elektroden 24 an dem Ende des Drain 13B und an dem Ende des Schutzrings 13C1, die hohe elektrische Felder aufweisen. Ferner können in diesem Fall die Gate-Isolationsschichten 25 für die jeweiligen Gate-Elektroden 24 strukturiert werden und kann ein Luftspalt G zwischen jeweiligen gestapelten Filmen der Gate-Isolationsschichten 25 und Gate-Elektroden 24 bereitgestellt werden.
  • Die Gate-Elektrode 24 kann unter Verwendung von zum Beispiel einem Lithografieverfahren und reaktivem Ionenätzen (RIE) bearbeitet werden. Außerdem kann die Gate-Isolationsschicht 25 unter Verwendung von zum Beispiel Nassätzen bearbeitet werden. Der Luftspalt G zwischen den jeweiligen gestapelten Filmen der Gate-Isolationsschichten 25 und der Gate-Elektroden 24 kann durch Einstellen einer geeigneten Bedeckungsbedingung und Bilden der Isolationsschicht 15 unter Verwendung von zum Beispiel einem Lithografieverfahren und einem CVD-Verfahren als ein Film gebildet werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Gate-Elektrode 24, die auf dem Drain 13B, zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und auf dem Schutzring 13C1 bereitgestellt ist, zum Beispiel intermittierend bereitgestellt sein kann, wie in 12 veranschaulicht.
  • Auf diese Weise wird bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Gate-Elektrode 24 auf dem Drain 13B, zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und auf dem Schutzring 13C1 gebildet und werden die Gate-Elektroden 24 für die jeweiligen Gate-Isolationsschichten 25 strukturiert, wobei ein Luftspalt G zwischen den jeweiligen gestapelten Filmen der Gate-Isolationsschichten 25 und der Gate-Elektroden 24 bereitgestellt wird. Auf die gleiche Weise wie bei dem vorhergehenden Modifikationsbeispiel 2 reduziert dies eine Zunahme der positiven festen elektrischen Ladung, die an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bei einer Röntgenbestrahlung erzeugt wird, sowie reduziert die Fluktuationen einer Kapazität der Anode 13A und eines elektrischen Feldes an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11. Zusätzlich dazu wird die Erzeugung eines Grenzflächenzustands auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 unterdrückt. Es ist daher möglich, die Erzeugung eines Dunkelstroms zu reduzieren.
  • (2-4. Modifikationsbeispiel 4)
  • 13 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1D) gemäß Modifikationsbeispiel 4 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1D zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1D ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1D des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist der Luftspalt G gebildet, der durch die Isolationsschicht 15 auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 abgeschlossen wird, um einen p-n-Übergang um die Anode 13A herum zu bedecken.
  • Speziell wird der Luftspalt G um einen Via V herum gebildet, der die Anode 13A und die Elektrode 16 elektrisch miteinander koppelt; insbesondere wird der Luftspalt G auf der Anode 13A, die ein Gebiet ist, das ein starkes elektrisches Feld erzeugt, und auf dem Halbleitersubstrat 11 zwischen der Anode 13A und dem elektrisch leitfähigen n-Typ Gebiet 21, das um diese herum bereitgestellt ist, gebildet.
  • Außerdem kann, wie zum Beispiel in 14 veranschaulicht, die vordere Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 eingekerbt werden, um eine Kerbe 11X zu bilden, kann die Anode 13A auf der Unterseite der Kerbe 11X gebildet werden und kann der Luftspalt G in der Kerbe 11X gebildet werden. Dies ermöglicht es, den Luftspalt G einfacher als die Bildung des Luftspalts G auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zu bilden, die planar ist, wie in 13 veranschaulicht.
  • Auf diese Weise wird der Luftspalt G, der durch die Isolationsschicht 15 abgeschlossen ist, bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel bereitgestellt, um das p-n-Übergang-Gebiet um die Anode 13A herum zu bedecken. Dies beseitigt die Erzeugung einer festen elektrischen Ladung 13A und ihres Umfangs an der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11, wodurch es ermöglicht wird, zu verhindern, dass die Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 um die Anode 13A herum aufgrund von Röntgenbestrahlung in den n-Typ gebracht wird, und dementsprechend eine Abnahme der Breite der Verarmungsschicht zu unterdrücken. Dies beseitigt eine Fluktuation der Kapazität, wodurch es ermöglicht wird, eine Abnahme der Umwandlungseffizienz zu verhindern. Außerdem wird die Kapazität der Anode 13A reduziert, wodurch ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht wird.
  • (2-5. Modifikationsbeispiel 5)
  • 15 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1E) gemäß Modifikationsbeispiel 5 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1E zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1E ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1E des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist eine Feldplatte 26 in einem elektrisch potentialfreien Zustand oberhalb des Schutzrings 13C bereitgestellt.
  • Die Feldplatte 26 ist oberhalb des Schutzrings 13C bereitgestellt, zum Beispiel oberhalb der Ecke des Schutzrings 13C3, der auf der äußersten Peripherie bereitgestellt ist, um den Schutzring 13C3 zu bedecken, zum Beispiel mit einer Breiter, die größer als der Schutzring 13C3 ist, wie zum Beispiel in 16A veranschaulicht. Die Feldplatte 26 kann unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Metallmaterials oder von Polysilicium gebildet werden. Die Feldplatte 26 ist zum Beispiel durch einen Via V elektrisch mit Schutzring 13C3 gekoppelt und befindet sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand, wie zuvor beschrieben. Die Feldplatte 26 und der Schutzring 13C3 bilden zum Beispiel einen ohmschen Übergang.
  • Wenn ein Röntgenstrahlt bestrahlt wird, wird ein starkes elektrisches Feld nicht nur um die Anode 13A herum erzeugt, sondern zum Beispiel auch an der Grenzfläche des Halbleitersubstrats 11 zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, wodurch ein steiles Potential erzeugt wird. Insbesondere wird, falls es eine weite Entfernung zwischen aneinander angrenzenden Einheitspixeln an den Ecken des Schutzrings 13C3 auf der äußersten Peripherie gibt, ein elektrisches Feld stärker als jenes eines linearen Teils erzeugt, wodurch bewirkt wird, dass eine Verschlechterung der Stehspannung einfach auftritt.
  • Im Gegensatz dazu ist die Feldplatte 26, die den Schutzring 13C3 bedeckt, bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel oberhalb des Schutzrings 13C, insbesondere oberhalb der Ecke des Schutzrings 13C3 bereitgestellt, der auf der äußersten Peripherie bereitgestellt ist, wo ein starkes elektrisches Feld einfach auftritt. Dies schwächt die Konzentration des elektrischen Feldes an der Ecke ab und reduziert dementsprechend eine Zunahme des Potentials aufgrund von Röntgenbestrahlung.
  • Es ist anzumerken, dass die Feldplatte 26 kontinuierlich gebildet sein kann, um nicht nur die Ecke des Schutzrings 13C3 zu bedecken, sondern auch den gesamten Schutzring 13C3. Ferner ist, wie in 16B veranschaulicht, die Feldplatte 26 möglicherweise nicht nur für den Schutzring 13C3 gebildet werden, sondern auch für alle der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3, die den Schutzring 13C darstellen. Zu dieser Zeit ist es für die Feldplatte 26 aufgrund einer Beschränkung des Layouts schwierig, auf beiden Seiten jedes der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 hervorzustehen. Daher steht, wie in 17 veranschaulicht, die Feldplatte 26 möglicherweise nur auf einer Seite von jedem der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 hervor (z. B. der Innenseite (einer Seite der Anode 13A) des Einheitspixels P). Dies ermöglich es, eine Zunahme des Potentials aufgrund von Röntgenbestrahlung auf den gesamten Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 zu reduzieren.
  • (2-6. Modifikationsbeispiel 6)
  • 18 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1F) gemäß Modifikationsbeispiel 6 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1F zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1F ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1F des vorliegenden Modifikationsbeispiels wird ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet 27 ferner nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, die aneinander angrenzen, bereitgestellt.
  • Das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 ist ein Gebiet, das n-Typ-Fremdstoffe beinhaltet, und entspricht einem speziellen Beispiel für ein „zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit“ der vorliegenden Offenbarung. Wie zuvor beschrieben ist das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, die aneinander angrenzen, bereitgestellt. Die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets 27 ist höher als die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets, das die eingebettete Schicht 14 darstellt, und ist eine hohe Konzentration von zum Beispiel etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3. In Bezug auf eine Dicke ist das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 in Abhängigkeit von der Konfiguration des Einheitspixels P mit einer Dicke von zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 3 µm oder weniger von der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel das Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Auf diese Weise ist bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, die aneinander angrenzen, bereitgestellt. Dies reduziert eine Änderung eines Strompfades zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, die aneinander angrenzen, vor oder nach der Röntgenbestrahlung. Daher wird die Zunahme des Potentials jedes der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 nach der Röntgenbestrahlung reduziert, wodurch es ermöglicht wird, eine Zunahme eines Leckstroms aufgrund der Konzentration des elektrischen Feldes sowie einen Transferfehler einer elektrischen Ladung aufgrund eines abgeschwächten horizontalen elektrischen Transferfeldes zu unterdrücken.
  • Außerdem kann das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27, das nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, die aneinander angrenzen, bereitgestellt ist, in Kontakt mit den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 auf einer Seite gegenüber davon mit Bezug auf eine Seite der Anode 13A bereitgestellt werden, wie zum Beispiel in 19 veranschaulicht ist. Dies bewirkt, dass eine Entfernung zwischen dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 27 und jedem der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 weit ist, um dadurch das elektrische Feld abzuschwächen, wodurch es ermöglicht wird, einen Effekt des Reduzierens der Erzeugung eines Leckstroms zu erhalten. Ferner kann ein elektrisch leitfähiges p-Typ-Gebiet 28, das einem speziellen Beispiel für ein „sechstes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit“ der vorliegenden Offenbarung entspricht, auf einer Seitenoberfläche des Drain 13B auf einer Seite des Schutzrings 13C1 und auf Seitenoberflächen der Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 auf Seiten gegenüber der Seiten bereitgestellt sein, mit denen sich die elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiete 27 in Kontakt befinden, wie zum Beispiel in 20 veranschaulicht. Das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 28 weist eine Fremdstoffkonzentration von zum Beispiel etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3 auf, die niedriger als die Fremdstoffkonzentration des p-Typ-Halbleitergebiets ist, das die Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 bildet. Dies schwächt das elektrische Feld der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 ab, die aneinander angrenzen, wodurch es ermöglicht wird, eine Zunahme des elektrischen Feldes zu der Zeit, zu der das Potential der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 aufgrund von Röntgenbestrahlung ansteigt, weiter zu reduzieren. Des Weiteren sind Breiten (W1, W2 und W3) der elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiete 27, die zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, möglicherweise nicht zwingend einheitlich. Zum Beispiel kann, wie in 21 veranschaulicht, das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 zu der Außenseite des Einheitspixels P hin graduell größer werden (W1 < W2 < W3). Dies bewirkt, dass der Schutzring 13C, der sich auf einer Außenseite befindet, ein erhöhtes Potential aufweist, wodurch es ermöglicht wird, einen Effekt des Förderns eines Transfers einer Signalladung in einer lateralen Richtung zu erhalten. Außerdem sind Fremdstoffkonzentrationen der elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiete 27, die zwischen dem Drain 13B und dem Schutzring 13C1 und zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, möglicherweise nicht zwingend einheitlich. Zum Beispiel kann, wie in 22 veranschaulicht, das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 27 zu der Außenseite des Einheitspixels P hin graduell zugenommen haben. Auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, bewirkt dies, dass der Schutzring 13C, der sich auf einer Außenseite befindet, ein erhöhtes Potential aufweist, wodurch es ermöglicht wird, den Effekt des Förderns eines Transfers einer Signalladung in einer lateralen Richtung zu erhalten.
  • (2-7. Modifikationsbeispiel 7)
  • 23 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1G) gemäß Modifikationsbeispiel 7 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1G zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1G ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1G des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist, falls eine Verdrahtungsleitung, die den Drain 13B und die mehreren Schutzringe 13C überspannt, oberhalb des Einheitspixels P bereitgestellt ist, wie zum Beispiel in 24 veranschaulicht ist, die Verdrahtungsleitung in einer Verdrahtungsschicht M2 oder einer anschließenden Schicht unter Verdrahtungsschichten M1, M2 und M3 bereitgestellt, die in mehreren Schichten in der Isolationsschicht 15 gebildet sind, die auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt sind.
  • Wie zuvor beschrieben, steigt, wenn ein Röntgenstrahl darauf abgestrahlt wird, ein Potential der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zum Beispiel wie bei direkt ohne M1 an, was in 25 veranschaulicht ist. Währenddessen wird, falls eine Verdrahtungsleitung (z. B. eine Niederspannungsapplikationsverdrahtungsleitung für den Drain 13B, einen GND-Anschluss usw.), die die Schutzringe 13C1, 13C2 und 13C3 überspannt, oberhalb der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet wird, das Potential der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3 unterhalb der Verdrahtungsleitung unterdrückt, wie zum Beispiel bei direkt mit M1, was in 25 veranschaulicht ist.
  • Im Gegensatz dazu ist bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Verdrahtungsleitung, die den Drain 13B und die mehreren Schutzringe 13C überspannt, in der Verdrahtungsschicht M2 oder einer anschließenden Schicht unter den mehreren Verdrahtungsschicht M1, M2 und M3 bereitgestellt, die in mehreren Schichten in der Isolationsschicht 15 gebildet sind. Zum Beispiel ist die Verdrahtungsschicht um wenigstens 500 nm oder mehr von der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 beabstandet. Dies unterdrückt eine Modulation des Potentials, aufgrund von Röntgenbestrahlung, der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen den Schutzringen 13C1, 13C2 und 13C3, oberhalb von denen die Verdrahtungsleitung gebildet ist. Dies ermöglicht es, einen Unterschied elektrischer Felder der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 nach einer Röntgenbestrahlung aufgrund der Anwesenheit oder Abwesenheit der Verdrahtungsleitung zu reduzieren und dementsprechend eine Verschlechterung der Stehspannung zu unterdrücken.
  • (2-8. Modifikationsbeispiel 8)
  • 26 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1H) gemäß Modifikationsbeispiel 8 der vorliegenden Offenbarung. 27 veranschaulicht schematisch eine Planarkonfiguration des in 26 veranschaulichten Lichtempfangselements 1H und 26 veranschaulicht einen Querschnitt entlang einer in 27 veranschaulichten Linie I-I. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1H zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1H ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1H des vorliegenden Modifikationsbeispiels wird ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet 29 nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, bereitgestellt.
  • Das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29 ist ein Gebiet, das n-Typ-Fremdstoffe beinhaltet, und entspricht einem speziellen Beispiel für ein „viertes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit“ der vorliegenden Offenbarung. Das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29 ist bereitgestellt, um ein Potential an einer Grenze zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, höher als jenes des Inneren des Einheitspixels P zu machen, und ist nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 bereitgestellt, um das Einheitspixel P zu umgeben. Mit anderen Worten ist, wie zum Beispiel in 27 veranschaulicht, das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29 in einem Gittermuster bereitgestellt, zum Beispiel in dem Pixelgebiet 110A, in dem die Einheitspixel P in einer Matrix angeordnet sind. Die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets 29 ist höher als die Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets, das die eingebettete Schicht 14 darstellt, und ist eine hohe Konzentration von zum Beispiel 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3. In Bezug auf eine Dicke ist das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29 flacher als die eingebettete Schicht 14 und ist in Abhängigkeit von der Konfiguration des Einheitspixels P mit einer Dicke von zum Beispiel 0,1 µm oder mehr und 3 µm oder weniger von der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 gebildet, falls zum Beispiel das Rastermaß des Einheitspixels P 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
  • Wie zuvor beschrieben, ist der Schutzring 13C bereitgestellt, um die Konzentration des elektrischen Feldes an dem Drain 13B abzuschwächen und um zur gleichen Zeit ein horizontales elektrisches Feld zu erzeugen, das den Transfer einer Signalladung in einer horizontalen Richtung unterstützt. An der Grenze zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, ist es jedoch schwierig, einen ausreichenden Potentialgradienten zu bilden, um eine Signalladung mit hoher Geschwindigkeit zu transferieren. Außerdem kann, falls es einen großen Unterschied der Röntgenbestrahlung zwischen den Einheitspixeln P gibt, die aneinander angrenzen, das Potential des Schutzrings 13C manchmal in den Einheitspixeln P abweichen, die aneinander angrenzen. Zu dieser Zeit tritt zum Beispiel eine Differenz zwischen einem Potential des Schutzrings 13C (z. B. des Schutzrings 13C3), der sich auf der äußersten Peripherie eines Einheitspixels P2 angrenzend an ein Einheitspixel P 1 mit einem erhöhten Potential befindet, und einem Potential des Schutzrings 13C des Einheitspixels P1 mit dem erhöhten Potential auf. Daher tritt eine Potentialdifferenz zwischen den Schutzringen 13C3 des Einheitspixels P1 und des Einheitspixels P2 auf, die aneinander angrenzen. Dies erhöht den Prozentsatz, mit dem eine elektrische Ladung zu dem Einheitspixel P1 transferiert wird, wodurch verhindert wird, dass eine elektrische Ladung, die zwischen dem Einheitspixel P1 und dem Einheitspixels P2 erzeugt wird, die aneinander angrenzen, korrekt transferiert wird.
  • Im Gegensatz dazu ist bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29 nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrat 11 zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass das Potential an der Grenze zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, ein Potential höher als jenes des Inneren der Einheitspixel P aufweist. Dies verhindert den Fluss einer Signalladung in die Einheitspixel, die aneinander angrenzen, und ermöglicht einen Hochgeschwindigkeitstransfer einer Signalladung. Außerdem ermöglicht eine reduzierte Transferzeit einer Signalladung, dass eine Bildwiederholrate erhöht wird.
  • Außerdem zeigt das vorliegende Modifikationsbeispiel exemplarisch das n-Typ-Fremdstoffgebiet (elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 29), das zwischen den Einheitspixeln P bereitgestellt ist, die aneinander angrenzen; jedoch kann, wie zum Beispiel in 28 veranschaulicht, ein p-Typ-Fremdstoffgebiet (ein elektrisch leitfähiges p-Typ-Gebiet 13X) an einer Grenze zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, bereitgestellt sein, um die jeweiligen Schutzringe 13C (z. B. die Schutzringe 13C3) zu koppeln, die sich auf den äußersten Peripherien davon befinden.
  • Das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13X ist ein Gebiet, das p-Typ-Fremdstoffe beinhaltet, und entspricht einem speziellen Beispiel für ein „siebtes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit“ der vorliegenden Offenbarung. Das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13X weist eine Fremdstoffkonzentration äquivalent zu jener des elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets 13 auf, das zum Beispiel den Schutzring 13C oder dergleichen bildet. In Bezug auf eine Dicke ist das elektrisch leitfähige p-Typ-Gebiet 13X mit einer Dicke äquivalent zu jener des Schutzrings 13C gebildet.
  • Auf diese Weise ermöglicht das Bereitstellen des elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets 13X an der Grenze zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, um die Schutzringe 13C1 auf den äußersten Peripherien davon zu koppeln, es, Potentiale zwischen den Einheitspixeln P anzugleichen, die aneinander angrenzen. Daher wird der Abfall des Potentials zwischen den Einheitspixeln P, die aneinander angrenzen, beseitigt, wodurch es ermöglicht wird, einen Verlust einer elektrischen Ladung zu unterdrücken. Außerdem werden Charakteristiken einer Verteilung elektrischer Ladungen zwischen Pixeln zwischen den Einheitspixeln P angeglichen, die aneinander angrenzen, wodurch es ermöglicht wird, eine Softwareverarbeitung oder ein System zu reduzieren, die/das zum Korrigieren der Charakteristiken einer Verteilung elektrischer Ladungen erforderlich ist, zum Beispiel in dem Röntgenbildgebungselement 100.
  • Es ist anzumerken, dass 28 exemplarisch eine Kopplung zwischen den Schutzringen 13C3 auf den äußersten Peripherien der Einheitspixel P, die aneinander angrenzen, an einem Ort in jeder Richtung zeigt; jedoch können, wie zum Beispiel in 29 veranschaulicht, die Schutzringe 13C3 an zwei Orten in jeder Richtung gekoppelt werden. Alternativ dazu kann, wie zum Beispiel in 30 veranschaulicht, der Schutzring 13C3 auf der äußersten Peripherie über die gesamte Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 hinweg, als ein Gebiet, das den aneinander angrenzenden Einheitspixeln P gemein ist, gebildet werden.
  • (2-9. Modifikationsbeispiel 9)
  • 31 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Planarkonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 11) gemäß Modifikationsbeispiel 9 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 11 zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 11 ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, y-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 11 des vorliegenden Modifikationsbeispiels sind die Schutzringe 13C1, der Schutzring 13C2 und die Schutzringe 13C3, die in den Einheitspixeln P bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, über eine Verdrahtungsleitung 31A, eine Verdrahtungsleitung 31B bzw. eine Verdrahtungsleitung 31C, die in der Isolationsschicht 15 gebildet sind, elektrisch miteinander gekoppelt.
  • Auf diese Weise sind bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel die Schutzringe 13C1, die Schutzringe 13C2 und die Schutzringe 13C3, die in den jeweiligen Einheitspixeln P bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, elektrisch miteinander gekoppelt. Daher wird, selbst wenn ein Potential des Schutzrings 13C eines Teil des Einheitspixels P als ein Ergebnis einer lokalen Bestrahlung durch einen Röntgenstrahl erhöht wird, die Zunahme des Potentials durch die mehreren Einheitspixel P gemittelt, die in dem Pixelgebiet 110A angeordnet sind, wodurch es ermöglicht wird, eine Verschlechterung der Stehspannung zu reduzieren.
  • Außerdem können zum Beispiel die Schutzringe 13C1, die Schutzringe 13C2 und die Schutzringe 13C3, die durch die Verdrahtungsleitung 31A, die Verdrahtungsleitung 31B und die Verdrahtungsleitung 31C miteinander gekoppelt sind, mit einer Leistungsversorgung 32A, einer Leistungsversorgung 32B bzw. einer Leistungsversorgung 32C gekoppelt sein. Dies ermöglicht es, eine Zunahme des Potentials jedes des Schutzrings 13C1, des Schutzrings 13C2 und des Schutzrings 13C3 aufgrund von Röntgenstrahlung zu verhindern und dementsprechend die Verschlechterung der Stehspannung weiter zu reduzieren.
  • Es ist anzumerken, dass, wenn Spannungen an den Schutzring 13C1, den Schutzring 13C2 und den Schutzring 13C3 angelegt werden, die Spannungen unter Berücksichtigung einer Kompromissbeziehung zwischen einem Leistungsverbrauch und Pixelcharakteristiken eingestellt werden. Als ein Beispiel werden Spannungen von zum Beispiel 10 V, 20 V und 30 V oder Spannungen von 20 V, 40 V und 60 V an den Schutzring 13C1, den Schutzring 13C2 bzw. den Schutzring 13C3 angelegt, um zu ermöglichen, dass die Spannung von der Innenperipherie des Einheitspixels P zu der Außenperipherie davon zunimmt. Dies ermöglicht die Bildung eines gewünschten Stufenpotentials auf der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11, wodurch ein Hochgeschwindigkeitstransfer einer Signalladung ermöglicht wird.
  • (2-10. Modifikationsbeispiel 10)
  • 32 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1J) gemäß Modifikationsbeispiel 10 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1J zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1J ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • In dem Lichtempfangselement 1J des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist ein Überhangabschnitt 13Ax der Anode 13A, der sich in einer ebeneninternen Richtung (einer X-Z-Ebene-Richtung) des Halbleitersubstrats 11 erstreckt, zwischen dem Drain 13B und der eingebetteten Schicht 14 bereitgestellt. Wie in 33 veranschaulicht, kann der Überhangabschnitt 13Ax der Anode 13A auf der Seite näher an der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 als die eingebettete Schicht 14 bereitgestellt sein. Der Überhangabschnitt 13Ax weist eine Konzentration von etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3 auf, was zum Beispiel äquivalent zu der Fremdstoffkonzentration des elektrisch leitfähigen p-Typ-Gebiets ist, das die Anode 13A bildet. Der Überhangabschnitt 13Ax entspricht einem „elektrisch neutralen Diffusionsgebiet“ der vorliegenden Offenbarung. Dementsprechend ist es möglich, den Verlust einer Signalladung an den Drain 13B zu verhindern.
  • (2-11. Modifikationsbeispiel 11)
  • 34 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1K) gemäß Modifikationsbeispiel 11 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1K zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1K ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 10 zeigt exemplarisch den Fall, in dem der Überhangabschnitt 13Ax, der in einer Richtung einer Ebene des Halbleitersubstrats 11 überhängt, auf der Seite näher an der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 als die eingebettete Schicht 14 am Ende der Anode 13A bereitgestellt ist, die sich von der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zu der hinteren Oberfläche S2 davon erstreckt. Falls der Überhangabschnitt 13Ax auf diese Weise bereitgestellt ist, wird es jedoch bevorzugt, ein Intervall zwischen der Anode 13A und dem Drain-Abschnitt 13B zu haben, um nicht zu bewirken, dass der Überhangabschnitt 13Ax und der Drain 13B einander zum Beispiel in einer Draufsicht überlappen. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass eine elektrische Ladung von dem Überhangabschnitt 13Ax in den Drain 13B leckt.
  • Außerdem kann, falls der Überhangabschnitt 13Ax und der Drain 13B einander überlappen, eine Fremdstoffschicht mit einer entgegengesetzten elektrischen Leitfähigkeit mit einer Fremdstoffkonzentration von etwa zum Beispiel 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3 zwischen dem der Überhangabschnitt 13Ax und dem Drain 13B bereitgestellt werden. Dies ermöglicht, dass die die gleichen Effekte wie jene des vorliegenden Modifikationsbeispiels erhalten werden.
  • (2-12. Modifikationsbeispiel 12)
  • 35 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1L) gemäß Modifikationsbeispiel 12 der vorliegenden Offenbarung. 36 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für ein planares Layout des in 35 veranschaulichten Überhangabschnitts 13Ax in dem Lichtempfangselement 1L. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1L zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1L ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar.
  • Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 10 und Modifikationsbeispiel 11 zeigen exemplarischen den der Überhangabschnitt 13Ax, der einheitlich auf der Seite näher an der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 als die eingebettete Schicht 14 bereitgestellt wird. Jedoch können, wie in 35 und 36 veranschaulicht, mehrere der Überhangabschnitte 13Ax im Wesentlichen konzentrisch oder im Wesentlichen konzentrisch und polygonal um die Anode 13A herum, wie zum Beispiel in dem Schutzring 13C, bereitgestellt werden. Es ist anzumerken, dass mehrere Überhangabschnitte 13Ax1, 13Ax2 und 13Ax3 an einer Stelle, die in 36 veranschaulicht ist, elektrisch miteinander gekoppelt werden können oder an mehreren Stellen, wie in 37A veranschaulicht, elektrisch miteinander gekoppelt werden können. Alternativ dazu können die mehreren der Überhangabschnitte 13Ax radial gebildet werden, wie zum Beispiel in 37B veranschaulicht.
  • Auf diese Weise wird in dem Lichtempfangselement 1L des vorliegenden Modifikationsbeispiels die Gesamtfläche des Überhangabschnitts 13Ax im Vergleich zu dem Fall reduziert, in dem der der Überhangabschnitt 13Ax einheitlich auf der Seite näher an der hinteren Oberfläche S2 des Halbleitersubstrats 11 als die eingebettete Schicht 14 gebildet wird, wie bei Modifikationsbeispiel 10 und Modifikationsbeispiel 11. Dies reduziert die Kapazität der Anode 13A, wodurch es ermöglicht wird, die Effizienz des Umwandelns einer Signalladung in eine Auslesespannung zu verbessern.
  • (2-13. Modifikationsbeispiel 13)
  • 38 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Hauptteils eines Lichtempfangselements gemäß Modifikationsbeispiel 13 der vorliegenden Offenbarung. Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 2 zeigt exemplarisch die Gate-Elektrode 24, die in der Isolationsschicht 15 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt ist; jedoch wird es zu dieser Zeit bevorzugt, einen schwach dotierten Drain (LDD: Lightly Doped Drain) 22X mit der folgenden Struktur zwischen dem Drain 13B und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitzustellen.
  • Der LDD 22X weist eine Konfiguration ähnlich jener der LDA 22 auf, die zwischen dem Drain 13B und dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bei der vorhergehenden Ausführungsform und dergleichen bereitgestellt ist. Zum Beispiel ist der LDD 22X ein Gebiet, das p-Typ-Fremdstoffe beinhaltet (p-Typ-Fremdstoffgebiet); das Bereitstellen des LDD 22X unterhalb der Gate-Elektrode 24 macht ihn weniger empfänglich für eine Erzeugung einer festen elektrischen Ladung an der Grenzfläche aufgrund eines Röntgenstrahls. In Bezug auf eine Fremdstoffkonzentration weist der LDD 22X eine Spitzenkonzentration auf, die eine niedrige Konzentration von zum Beispiel 1e17 cm-3 bis 1e19 cm-3 ist.
  • Der LDD 22X erstreckt sich teilweise auf dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 und bildet ein Gebiet, in dem das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 und der LDD 22X einander unterhalb der Gate-Elektrode 24 überlappen. Dies ermöglicht, dass ein Dunkelstrom, der durch Röntgenbestrahlung erzeugt wird und durch eine Verschlechterung eines Grenzflächenzustands des Halbleitersubstrats 11 unterhalb der Gate-Elektrode 24 verursacht wird, effizient zu dem Drain 13B transferiert wird.
  • Es ist anzumerken, dass 38 exemplarisch den LDD 22X nahe der Grenzfläche der vorderen Oberfläche S1 des Halbleitersubstrats 11 zeigt, die zu der Seite der Anode 13A erweitert ist, um das überlappende Gebiet des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets 21 und des LDD 22X zu bilden; jedoch ist dies nicht beschränkend. Zum Beispiel kann, wie in 39 veranschaulicht, das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 bis zu einer Position tiefer als der LDD 22X gebildet werden, um zu ermöglichen, dass sich das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21 bis unterhalb des LDD 22X erstreckt, wodurch ein überlappendes Gebiet gebildet wird. Außerdem ist es, falls das überlappende Gebiet des elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiets 21 und des LDD 22X gebildet ist, möglich, eine Fläche für eine Bildung der Gate-Elektrode 24 zu reduzieren, wie in 40 veranschaulicht ist. Dies ermöglicht es, eine Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern.
  • (2-14. Modifikationsbeispiel 14)
  • 41 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1M) gemäß Modifikationsbeispiel 14 der vorliegenden Offenbarung. Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 2 zeigt exemplarisch die Gate-Elektrode 24, die in der Isolationsschicht 15 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt ist. Zu dieser Zeit kann jedoch das elektrisch leitfähige n-Typ-Gebiet 21, das nahe der Grenzfläche des Halbleitersubstrats 11 unterhalb der Gate-Elektrode 24 gebildet ist, bis zu einer tieferen Position des Halbleitersubstrats 11 gebildet werden. Alternativ dazu kann, wie in 41 veranschaulicht, ein elektrisch leitfähiges n-Typ-Gebiet 33 mit einer Fremdstoffkonzentration von zum Beispiel etwa 1e16 cm-3 bis 1e19 cm-3 ferner in Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen n-Typ-Gebiet 21 bereitgestellt sein. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass eine Signalladung in den Drain 13B fließt.
  • (2-15. Modifikationsbeispiel 15)
  • 42 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1N) gemäß Modifikationsbeispiel 15 der vorliegenden Offenbarung. Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 2 zeigt exemplarisch die Gate-Elektrode 24, die in der Isolationsschicht 15 zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B bereitgestellt ist. Zu dieser Zeit kann jedoch eine Kerbe 11X in dem Halbleitersubstrat 11 um die Anode 13A herum bereitgestellt werden, um zum Beispiel einen Separationsabschnitt 15X bereitzustellen, der die Isolationsschicht 15 in der Kerbe 11X einbettet.
  • Aud diese Weise wird bei dem vorliegenden Modifikationsbeispiel der Separationsabschnitt 15X einschließlich eines Oxidfilms in dem Halbleitersubstrat 11 um die Anode 13A herum bereitgestellt. Dies ermöglicht, dass die Anode 13A und der Drain 13B physisch voneinander separiert sind, wodurch es ermöglicht wird, eine Separationsleistungsfähigkeit zwischen der Anode 13A und dem Drain 13B sicherzustellen.
  • Außerdem wird es bevorzugt, eine n-Typ-Pinning-Schicht 34 in dem Halbleitersubstrat 11 um den Separationsabschnitt 15X herum zu bilden. Dies ermöglicht es, die Erzeugung eines Dunkelstroms von der Grenzfläche des Halbleitersubstrats 11 in Kontakt mit dem Separationsabschnitt 15X zu verhindern.
  • (2-16. Modifikationsbeispiel 16)
  • 43 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1O) gemäß Modifikationsbeispiel 16 der vorliegenden Offenbarung. Das vorhergehende Modifikationsbeispiel 15 zeigt exemplarisch den Separationsabschnitt 15X einschließlich eines Oxidfilms, der in dem Halbleitersubstrat 11 um die Anode 13A herum bereitgestellt ist. Jedoch kann die Gate-Elektrode 24 zusammen mit der Isolationsschicht 15 (tatsächlich der Gate-Isolationsschicht 25) in der Kerbe 11X eingebettet sein, die den Separationsabschnitt 15X bildet. Auf diese Weise reduziert das Bereitstellen eines Separationsabschnitts 24X, der die Gate-Elektrode 24 in der Kerbe 11X einbettet, ein Volumen des Oxidfilms, der in dem Halbleitersubstrat 11 eingebettet ist, im Vergleich zu dem vorhergehenden Modifikationsbeispiel 15. Dies unterdrückt eine Zunahme eines Grenzflächenzustands des Halbleitersubstrats 11 in Kontakt mit dem Separationsabschnitt 24X, das mit einem Röntgenstrahl bestrahlt wurde, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung eines Dunkelstroms zu reduzieren.
  • (2-17. Modifikationsbeispiel 17)
  • 44 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für eine Querschnittskonfiguration eines Lichtempfangselements (eines Lichtempfangselements 1P) gemäß Modifikationsbeispiel 17 der vorliegenden Offenbarung. Auf die gleiche Weise wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet das Lichtempfangselement 1P zum Beispiel eine pin-Typ-Fotodiode, die eine Rückwärtsvorspannung zwischen einer vorderen Oberfläche und einer hinteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 angelegt. Zum Beispiel stellt das Lichtempfangselement 1P ein Pixel (Einheitspixel P) in einem Detektor für elektromagnetische Wellen oder einem Strahlungsbildgebungselement (z. B. Röntgenbildgebungselement 100) zum Lesen von Informationen über ein Subjekt (zum Erfassen eines Bildes eines Subjekts) zum Beispiel basierend auf einem radioaktiven Strahl (z. B. α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.) dar. In dem Lichtempfangselement 1P des vorliegenden Modifikationsbeispiels ist ein Vertikaltransfertransistor als ein Pixelschaltkreis hinzugefügt, ist eine Gate-Elektrode (ein Transfer-Gate TRG) davon um die Anode 13A herum eingebettet und ist die eingebettete Schicht 14 bis zu dem Transfer-Gate TRG erweitert. Dies ermöglicht, dass eine Signalladung unterhalb der eingebetteten Schicht 14 akkumuliert wird, wodurch ein vollständiger Transfer beim Lesen ermöglicht wird. Es ist daher möglich, eine Überlagerung von kTC-Rauschen auf einer Signalladung zur Zeit einer korrelierten Doppelabtastung (CDS) zu reduzieren, wodurch es ermöglicht wird, eine Signaldetektion mit weniger Ausleserauschen zu erzielen.
  • <3. Anwendungsbeispiel>
  • 45 veranschaulicht eine funktionale Konfiguration des Röntgenbildgebungselements 100 als ein Beispiel für eine elektronische Einrichtung unter Verwendung des Lichtempfangselements (z. B. des Lichtempfangselements 1), das bei der vorhergehenden Ausführungsform und den vorhergehenden Modifikationsbeispielen 1 bis 17 beschrieben wurde. Das Röntgenbildgebungselement 100 liest zum Beispiel Informationen über ein Subjekt (erfasst ein Bild eines Subjekts) basierend auf einem einfallenden radioaktiven Strahl Rrad (z. B. einem α-Strahl, β-Strahl, γ-Strahl und Röntgenstrahl usw.). Das Röntgenbildgebungselement 100 beinhaltet einen Pixelabschnitt (Pixelgebiet 110A) und beinhaltet als einen Ansteuerungsschaltkreis (Peripherieschaltkreisabschnitt) des Pixelgebiets 110A einen Zeilenscanabschnitt 121, einen A/D-Umwandlungsabschnitt 122, einen Spaltenscanabschnitt 123 und einen Systemsteuerabschnitt 124.
  • (Pixelgebiet 110A)
  • Das Pixelgebiet 110A beinhaltet mehrere Einheitspixel (Bildgebungspixel) P, die eine Signalladung basierend auf einem radioaktiven Strahl erzeugen. Die mehreren Einheitspixel P sind zweidimensional in einer Matrix (in einer Matrixform) angeordnet. Es ist anzumerken, dass, wie in 1 veranschaulicht, eine Horizontalrichtung (Zeilenrichtung) in dem Pixelgebiet 110A als eine „H“-Richtung definiert ist und eine Vertikalrichtung (Spaltenrichtung) als eine „V“-Richtung definiert ist.
  • (Zeilenscanabschnitt 121)
  • Der Zeilenscanabschnitt 121 beinhaltet einen später beschriebenen Schieberegisterschaltkreis, einen vorbestimmten Logikschaltkreis und dergleichen und ist ein Pixelansteuerungsabschnitt (Zeilenscanschaltkreis), der eine Ansteuerung (zeilensequentielles Scannen) an den mehreren Einheitspixeln P in dem Pixelgebiet 110A auf einer Zeile-für-Zeile-Basis (in Einheiten von horizontalen Linien) durchführt. Insbesondere führt der Zeilenscanabschnitt 121 eine Bildgebungsoperation, wie etwa eine Leseoperation oder eine Rücksetzoperation, an jedem der Einheitspixel P durch zum Beispiel liniensequentielles Scannen durch. Es ist anzumerken, dass das liniensequentielle Scannen durchgeführt wird, indem jedes der Einheitspixel P über eine Auslesesteuerleitung Llesen mit einem zuvor beschriebenen Zeilenscansignal versorgt.
  • (A/D-Umwandlungsabschnitt 122)
  • Der A/D-Umwandlungsabschnitt 122 beinhaltet mehrere Spaltenauswahlabschnitte 125, die jeweils für jede Mehrzahl von (vier bei diesem Beispiel) Signalleitungen Lsig bereitgestellt sind, und führt eine A/D-Umwandlung (Analog/Digital-Umwandlung) basierend auf einer Signalspannung (Spannung als Reaktion auf eine Signalladung) durch, die über die Signalleitung Lsig eingegeben wird. Dies ermöglicht, dass Ausgabedaten Dout (Bildgebungssignal) einschließlich eines digitalen Signals erzeugt und nach außen ausgegeben werden.
  • Zum Beispiel beinhaltet, wie in 46 veranschaulicht, jeder der Spaltenauswahlabschnitte 125 einen Ladungsverstärker 172, einen Kondensator (Kondensator oder Rückkopplungskondensator usw.) C1, einen Schalter SW1, einen Sample-and-Hold(S/H - Abtasten-und-Halten)-Schaltkreis 173, einen Multiplexerschaltkreis (Auswahlschaltkreis) 174 einschließlich vier Schalter SW2 und einen A/D-Wandler 175. Von diesen sind der Ladungsverstärker 172, der Kondensator C1, der Schalter SW1, der S/H-Schaltkreis 173 und der Schalter SW2 für jede der Signalleitungen Lsig bereitgestellt. Der Multiplexerschaltkreis 174 und der A/D-Wandler 175 sind für jeden der Spaltenauswahlabschnitte 125 bereitgestellt. Es ist anzumerken, dass der Ladungsverstärker 172, der Kondensator C1 und der Schalter SW1 einen Ladungsverstärkerschaltkreis darstellen.
  • Der Ladungsverstärker 172 ist ein Verstärker (Amplifier) zum Durchführen einer Umwandlung (Q-V-Umwandlung) einer Signalladung, die aus der Signalleitung Lsig gelesen wird, in eine Spannung. In dem Ladungsverstärker 172 ist ein Ende der Signalleitung Lsig mit einem Eingabeanschluss auf einer negativen Seite (--Seite) gekoppelt und wird eine vorbestimmte Rücksetzspannung Vrst an einem Eingabeanschluss auf einer positiven Seite (+-Seite) eingegeben. Ein Ausgabeanschluss und der Eingabeanschluss auf der negativen Seite des Ladungsverstärkers 172 sind über einen Parallelverbindungsschaltkreis des Kondensators C1 und des Schalters SW1 miteinander rückkopplungsgekoppelt (Feedback-Kopplung). Das heißt, ein Anschluss des Kondensators C1 ist mit dem Eingabeanschluss auf der negativen Seite des Ladungsverstärkers 172 gekoppelt und der andere Anschluss davon ist mit dem Ausgabeanschluss des Ladungsverstärkers 172 gekoppelt. Gleichermaßen ist ein Anschluss des Schalters SW1 mit dem Eingabeanschluss auf der negativen Seite des Ladungsverstärkers 172 gekoppelt und ist der andere Anschluss davon mit dem Ausgabeanschluss des Ladungsverstärkers 172 gekoppelt. Es ist anzumerken, dass ein EIN/AUS-Zustand des Schalters SW1 durch ein Steuersignal (Verstärkerrücksetzsteuersignal) gesteuert wird, das von dem Systemsteuerabschnitt 124 über eine Verstärkerrücksetzsteuerleitung Lcarst bereitgestellt wird.
  • Der S/H-Schaltkreis 173 ist zwischen dem Ladungsverstärker 172 und dem Multiplexerschaltkreis 174 (Schalter SW2) angeordnet und ist ein Schaltkreis zum vorübergehenden Halten einer Ausgabespannung Vca von dem Ladungsverstärker 172.
  • Der Multiplexerschaltkreis 174 ist ein Schaltkreis, der jeden der S/H-Schaltkreise 173 und des A/D-Wandlers 175 selektiv miteinander koppelt und voneinander entkoppelt, indem sequentiell einer der vier Schalter SW2 in einen EIN-Zustand gemäß einer Scanansteuerung durch den Spaltenscanabschnitt 123 gebracht wird.
  • Der A/D-Wandler 175 ist ein Schaltkreis, der die zuvor beschriebenen Ausgabedaten Dout erzeugt und ausgibt, indem er eine A/D-Umwandlung an einer Ausgabespannung den dem S/H-Schaltkreis 173 durchführt, die über den Schalter SW2 eingegeben wird.
  • (Spaltenscanabschnitt 123)
  • Der Spaltenscanabschnitt 123 beinhaltet zum Beispiel ein nicht veranschaulichtes Schieberegister, einen Adressendecodierer und dergleichen und steuert die Schalter SW2 in Sequenz in dem zuvor beschriebenen Spaltenauswahlabschnitt 125 während des Scannens an. Ein solches selektives Scannen durch den Spaltenscanabschnitt 123 ermöglicht, dass Signale (Ausgabedaten Dout, die zuvor beschrieben wurden) der jeweiligen Einheitspixel P, die über die jeweiligen Signalleitungen Lsig gelesen werde, in Sequenz nach außen ausgegeben werden.
  • (Systemsteuerabschnitt 124)
  • Der Systemsteuerabschnitt 124 steuert jeweilige Operationen des Zeilenscanabschnitts 121, des A/D-Umwandlungsabschnitts 122 und des Spaltenscanabschnitts 123. Insbesondere beinhaltet der Systemsteuerabschnitt 124 einen Timinggenerator, der verschiedene zuvor beschriebene Timingsignale (Steuersignale) erzeugt, und führt eine Ansteuerungssteuerung des Zeilenscanabschnitts 121, des A/D-Umwandlungsabschnitts 122 und des Spaltenscanabschnitts 123 basierend auf den verschiedenen Timingsignalen durch, die durch den Timinggenerator erzeugt werden. Basierend auf der Steuerung des Systemsteuerabschnitts 124 führen der Zeilenscanabschnitt 121, der A/D-Umwandlungsabschnitt 122 und der Spaltenscanabschnitt 123 jeweils eine Bildgebungsansteuerung (liniensequentielle Bildgebungsansteuerung) an den mehreren Einheitspixeln P in dem Pixelgebiet 110A durch, wodurch ermöglicht wird, dass die Ausgabedaten Dout von dem Pixelgebiet 110A erlangt werden.
  • Obwohl die Beschreibung zuvor durch Bezugnahme auf die Ausführungsform, die Modifikationsbeispiele 1 bis 17 und das Anwendungsbeispiel gegeben wurde, sind die die Inhalte der vorliegenden Offenbarung nicht auf die vorausgehende Ausführungsform und dergleichen beschränkt und können auf eine breite Vielfalt von Arten modifiziert werden. Zum Beispiel zeigen die vorhergehende Ausführungsform und dergleichen exemplarisch die Verwendung von Löchern als Signalladung; jedoch können Elektronen als die Signalladung verwendet werden. Es wird angemerkt, dass in diesem Fall jedes Element einen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist, der entgegengesetzt zu dem elektrischen Leitfähigkeitstyp ist.
  • Außerdem ist die Schichtkonfiguration des Lichtempfangselements 1, die in der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben wurde, und dergleichen lediglich beispielhaft, und eine andere Schicht kann ferner enthalten sein. Ferner sind die Materialien oder die Dicken der j eweiligen Schichten auch beispielhaft und sind nicht auf jene beschränkt, die zuvor beschrieben wurden. Obwohl das vorhergehende Anwendungsbeispiel das Röntgenbildgebungselement 100 nennt, ist des Weiteren das in der vorhergehenden Ausführungsform und dergleichen beschriebene Lichtempfangselement 1 auch auf ein Strahlungsbildgebungselement oder einen Detektor für elektromagnetische Wellen anwendbar, dessen Anwendung nicht auf einen Röntgenstrahl beschränkt ist.
  • Es ist anzumerken, dass die hier beschriebenen Effekte lediglich beispielhaft und nichtbeschränkend sind und andere Effekte haben können.
  • Es ist anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung auch die folgenden Konfigurationen haben kann. Gemäß der vorliegenden Technologie der folgenden Konfigurationen ist das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist, zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das mit der ersten Elektrode gekoppelt ist, und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt, das mit der zweiten Elektrode gekoppelt ist, die nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats einschließlich des fotoelektrischen Umwandlungsgebiets bereitgestellt ist, und ist das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste elektrisch leitfähige Gebiet aufweist, ferner zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass die Grenzfläche der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats, das mit einem Röntgenstrahl bestrahlt wurde, in den zweiten elektrischen Leitfähigkeitstyp gebracht wird. Es ist daher möglich, einen Einfluss des Gesamtdosiseffekts aufgrund von Röntgenbestrahlung zu reduzieren.
    1. (1) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und
      • ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
    2. (2) Das Lichtempfangselement nach (1), wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Spitzenkonzentration von 1e19 cm-3 oder weniger aufweist.
    3. (3) Das Lichtempfangselement nach (1) oder (2), wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit ferner zwischen dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit an der Grenzfläche der ersten Oberfläche bereitgestellt ist.
    4. (4) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (3), das ferner Folgendes beinhaltet:
      • eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und
      • eine Verdrahtungsschicht, die in der Isolationsschicht bereitgestellt ist, wobei
      • die Isolationsschicht zwischen der ersten Oberfläche und der Verdrahtungsschicht einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind.
    5. (5) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (3), das ferner Folgendes beinhaltet:
      • eine erste Isolationsschicht, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und ein stark dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid beinhaltet; und
      • einen ersten elektrisch leitfähigen Film, der auf der Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit wenigstens der ersten Isolationsschicht dazwischenliegend bereitgestellt ist.
    6. (6) Das Lichtempfangselement nach (5), wobei der erste elektrisch leitfähige Film mehrere erste elektrisch leitfähige Filme beinhaltet, die erste Isolationsschicht einzeln für jeden der mehreren ersten elektrisch leitfähigen Filme bereitgestellt ist, und das Lichtempfangselement ferner eine zweite Isolationsschicht beinhaltet, in der mehrere der ersten Isolationsschichten und die mehreren ersten elektrisch leitfähigen Filme eingebettet sind, und ein Luftspalt wenigstens zwischen den ersten Isolationsschichten gebildet ist, die aneinander angrenzen.
    7. (7) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (3), das ferner eine Isolationsschicht beinhaltet, die auf der Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht einen Luftspalt aufweist, der zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist.
    8. (8) Das Lichtempfangselement nach (7), wobei das Halbleitersubstrat eine Vertiefung auf der ersten Oberfläche aufweist, und das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit in der Vertiefung bereitgestellt ist.
    9. (9) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (8), wobei mehrere der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind, und die dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die aneinander angrenzen, in allen Bildungsgebieten ein einheitliches Intervall dazwischen aufweisen.
    10. (10) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (9), das ferner Folgendes beinhaltet:
      • die Isolationsschicht, die auf der Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und
      • einen zweiten elektrisch leitfähigen Film, der breiter als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, um wenigstens einen Teil des dritten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit mit der Isolationsschicht dazwischenliegend zu bedecken, wobei der zweite elektrisch leitfähige Film über eine Öffnung, die in der Isolationsschicht bereitgestellt ist, elektrisch mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gekoppelt ist.
    11. (11) Das Lichtempfangselement nach (10), wobei der zweite elektrisch leitfähige Film über das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hervorsteht.
    12. (12) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (11), wobei die mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind, und das Lichtempfangselement ferner ein zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet, das zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die aneinander angrenzen, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche bereitgestellt ist.
    13. (13) Das Lichtempfangselement nach (12), wobei das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf beiden Seiten ein fünftes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit mit einer Fremdstoffkonzentration niedriger als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet.
    14. (14) Das Lichtempfangselement nach (12) oder (13), wobei das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit ferner nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
    15. (15) Das Lichtempfangselement nach (12) oder (13), wobei das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite gegenüber einer Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
    16. (16) Das Lichtempfangselement nach einem von (12) bis (15), das ferner ein sechstes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet, das nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf der Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei das sechste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
    17. (17) Das Lichtempfangselement nach (15) oder (16), wobei von dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in Kontakt mit jedem der mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit breiter gebildet ist, wenn es sich näher an der Seite gegenüber der Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
    18. (18) Das Lichtempfangselement nach (15) oder (16), wobei von dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in Kontakt mit jedem der mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine höhere Fremdstoffkonzentration aufweist, wenn es sich näher an der Seite gegenüber der Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
    19. (19) Das Lichtempfangselement nach einem von (12) bis (18), das ferner eine Mehrschichtverdrahtungsschicht beinhaltet, in der mehrere Verdrahtungsschichten mit der Isolationsschicht dazwischenliegend auf der Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats gestapelt sind, wobei die mehreren Verdrahtungsschichten eine erste Verdrahtungsschicht beinhalten, die sich oberhalb des dritten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt, und die erste Verdrahtungsschicht in einer zweiten Schicht oder einer anschließenden Schicht unter den mehreren Verdrahtungsschichten von der Seite der ersten Oberfläche gebildet ist.
    20. (20) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (19), wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und das Lichtempfangselement ferner ein viertes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen den Pixeln beinhaltet, die aneinander angrenzen.
    21. (21) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (19), wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und die mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die in den jeweiligen Pixeln bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, über ein siebtes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit miteinander gekoppelt sind, das wenigstens teilweise eine Fremdstoffkonzentration äquivalent zu den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
    22. (22) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (19), wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und die mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit der jeweiligen Pixel, die aneinander angrenzen, über eine Verdrahtungsleitung, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, elektrisch miteinander gekoppelt sind.
    23. (23) Das Lichtempfangselement nach (22), wobei sich das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zu einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche erstreckt und sich in einer ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats mit dem dritten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit dazwischenliegend erstreckt.
    24. (24) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (23), das ferner ein elektrisch neutrales Diffusionsgebiet beinhaltet, das sich von einer unteren Oberfläche des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite der zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche hin erstreckt und sich zu einer Position, die nicht mit dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit überlappt, in der ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats erstreckt.
    25. (25) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (24), wobei das Halbleitersubstrat ferner Folgendes beinhaltet:
      • das dritte Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und
      • das elektrisch neutrale Diffusionsgebiet, das sich von der unteren Oberfläche des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf der Seite der zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche hin erstreckt, wobei das elektrisch neutrale Diffusionsgebiet mehrere elektrisch neutrale Diffusionsgebiete beinhaltet, die im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit in einer Draufsicht in der ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats mit dem dritten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit dazwischenliegend bereitgestellt sind, wobei die elektrisch neutralen Diffusionsgebiete elektrisch miteinander gekoppelt sind.
    26. (26) Das Lichtempfangselement nach einem von (3) bis (25), das ferner den ersten elektrisch leitfähigen Film beinhaltet, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei ein überlappendes Gebiet, in dem sich das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zu dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hin über die erste Oberfläche auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hinweg erstreckt, zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem vierten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
    27. (27) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (25), das ferner den ersten elektrisch leitfähigen Film beinhaltet, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit von der Grenzfläche der ersten Oberfläche gebildet ist.
    28. (28) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (27), das ferner Folgendes beinhaltet:
      • den ersten elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; und
      • einen Separationsabschnitt einschließlich eines Oxidfilms, der in der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eingebettet und gebildet ist.
    29. (29) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (28), das ferner den ersten elektrisch leitfähigen Film beinhaltet, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei der erste elektrisch leitfähige Film teilweise in das Halbleitersubstrat hinein zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit vorragt.
    30. (30) Das Lichtempfangselement nach einem von (1) bis (28), das ferner auf der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit einen Vertikaltransistor beinhaltet, der eine elektrische Ladung transferiert, die durch photoelektrische Umwandlung erzeugt wird, wobei das Halbleitersubstrat ferner das dritte Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und sich ein Gate des Vertikaltransistors in dem Halbleitersubstrat zu der zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche hin von der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt und sich in Kontakt mit einer Seitenoberfläche des dritten Gebiets mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
    31. (31) Ein Röntgenbildgebungselement, das mehrere Lichtempfangselemente beinhaltet, die eine Signalladung basierend auf einem Röntgenstrahl erzeugen, wobei die Lichtempfangselemente Folgendes beinhalten:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet,
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist,
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche,
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche,
      • ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und
      • ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
    32. (32) Das Röntgenbildgebungselement nach (31), das Folgendes beinhaltet:
      • ein Pixelgebiet, in dem mehrere Pixel angeordnet sind; und
      • ein Peripheriegebiet, das um das Pixelgebiet herum bereitgestellt ist, wobei
      • das Halbleitersubstrat ein Verarmungsgebiet in dem Pixelgebiet beinhaltet und ein neutrales Gebiet in dem Peripheriegebiet beinhaltet.
    33. (33) Das Röntgenbildgebungselement nach (32), wobei die Lichtempfangselemente für die jeweiligen Pixel bereitgestellt sind, und die Lichtempfangselemente jeweils ein p-n-Übergang-Lichtempfangselement beinhalten, das eine Rückwärtsvorspannung zwischen der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche anlegt.
    34. (34) Eine elektronische Einrichtung, die ein Röntgenbildgebungselement beinhaltet, wobei das Röntgenbildgebungselement mehrere Lichtempfangselemente beinhaltet, die eine Signalladung basierend auf einem Röntgenstrahl erzeugen, wobei die Lichtempfangselemente Folgendes beinhalten:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet,
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist,
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche,
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche,
      • ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und
      • ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
    35. (35) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und
      • eine Isolationsschicht, die zwischen der ersten Oberfläche und dem elektrisch leitfähigen Film bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind.
    36. (36) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche,
      • eine erste Isolationsschicht, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und ein stark dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid beinhaltet; und
      • einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit wenigstens der ersten Isolationsschicht dazwischenliegend bereitgestellt ist.
    37. (37) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und
      • eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und einen Luftspalt zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
    38. (38) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • mehrere dritte Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befinden, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und
      • ein zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, die aneinander angrenzen, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
    39. (39) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist;
      • ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und
      • ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei sich das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit teilweise auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
    40. (40) Ein Lichtempfangselement, das Folgendes beinhaltet:
      • ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet;
      • ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist;
      • ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche;
      • einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist;
      • ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und
      • ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der japanischen Prioritätspatentanmeldung JP2021-112167 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 6. Juli 2021, deren gesamte Inhalte hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
  • Es versteht sich für einen Fachmann, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Veränderungen in Abhängigkeit von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren auftreten können, insofern sie in dem Schutzumfang der angehängten Ansprüche oder der Äquivalente davon liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2021112167 [0128]

Claims (40)

  1. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  2. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Spitzenkonzentration von 1e19 cm-3 oder weniger aufweist.
  3. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit ferner zwischen dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit an der Grenzfläche der ersten Oberfläche bereitgestellt ist.
  4. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und eine Verdrahtungsschicht, die in der Isolationsschicht bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht zwischen der ersten Oberfläche und der Verdrahtungsschicht einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind.
  5. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine erste Isolationsschicht, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und ein stark dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid beinhaltet; und einen ersten elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit wenigstens der ersten Isolationsschicht dazwischenliegend bereitgestellt ist.
  6. Lichtempfangselement nach Anspruch 5, wobei der erste elektrisch leitfähige Film mehrere erste elektrisch leitfähige Filme umfasst, die erste Isolationsschicht einzeln für jeden der mehreren ersten elektrisch leitfähigen Filme bereitgestellt ist, und das Lichtempfangselement ferner eine zweite Isolationsschicht umfasst, in der mehrere der ersten Isolationsschichten und die mehreren ersten elektrisch leitfähigen Filme eingebettet sind, und ein Luftspalt wenigstens zwischen den ersten Isolationsschichten gebildet ist, die aneinander angrenzen.
  7. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner eine Isolationsschicht umfasst, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht einen Luftspalt aufweist, der zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist.
  8. Lichtempfangselement nach Anspruch 7, wobei das Halbleitersubstrat eine Vertiefung auf der ersten Oberfläche aufweist, und das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit in der Vertiefung bereitgestellt ist.
  9. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei mehrere der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind, und die dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die aneinander angrenzen, in allen Bildungsgebieten ein einheitliches Intervall dazwischen aufweisen.
  10. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und einen zweiten elektrisch leitfähigen Film, der breiter als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, um wenigstens einen Teil des dritten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit mit der Isolationsschicht dazwischenliegend zu bedecken, wobei der zweite elektrisch leitfähige Film über eine Öffnung, die in der Isolationsschicht bereitgestellt ist, elektrisch mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gekoppelt ist.
  11. Lichtempfangselement nach Anspruch 10, wobei der zweite elektrisch leitfähige Film über das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hervorsteht.
  12. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei mehrere der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind, und das Lichtempfangselement ferner ein zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit umfasst, das zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die aneinander angrenzen, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche bereitgestellt ist.
  13. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, wobei das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf beiden Seiten ein fünftes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit mit einer Fremdstoffkonzentration niedriger als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet.
  14. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, wobei das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit ferner nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
  15. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, wobei das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite gegenüber einer Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
  16. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, das ferner ein sechstes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit umfasst, das nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei das sechste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  17. Lichtempfangselement nach Anspruch 15, wobei von dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in Kontakt mit jedem der mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit breiter gebildet ist, wenn es sich näher an der Seite gegenüber der Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
  18. Lichtempfangselement nach Anspruch 15, wobei von dem zweiten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in Kontakt mit jedem der mehreren der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das zweite Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit in Kontakt mit dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine höhere Fremdstoffkonzentration aufweist, wenn es sich näher an der Seite gegenüber der Seite des zweiten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
  19. Lichtempfangselement nach Anspruch 12, das ferner eine Mehrschichtverdrahtungsschicht umfasst, in der mehrere Verdrahtungsschichten mit einer Isolationsschicht dazwischenliegend auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats gestapelt sind, wobei die mehreren Verdrahtungsschichten eine erste Verdrahtungsschicht beinhalten, die sich oberhalb des dritten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt, und die erste Verdrahtungsschicht in einer zweiten Schicht oder einer anschließenden Schicht unter den mehreren Verdrahtungsschichten von der Seite der ersten Oberfläche gebildet ist.
  20. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und das Lichtempfangselement ferner ein viertes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche zwischen den Pixeln umfasst, die aneinander angrenzen.
  21. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und mehrere der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die in den jeweiligen Pixeln bereitgestellt sind, die aneinander angrenzen, über ein siebtes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit miteinander gekoppelt sind, das wenigstens teilweise eine Fremdstoffkonzentration äquivalent zu den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  22. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und mehrere Pixel beinhaltet, die jeweils das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und das dritte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit beinhalten, und mehrere der dritten Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit der jeweiligen Pixel, die aneinander angrenzen, über eine Verdrahtungsleitung, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  23. Lichtempfangselement nach Anspruch 22, wobei sich das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zu einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche erstreckt und sich in einer ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats mit dem dritten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit dazwischenliegend erstreckt.
  24. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner ein elektrisch neutrales Diffusionsgebiet umfasst, das sich von einer unteren Oberfläche des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche hin erstreckt und sich zu einer Position, die nicht mit dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit überlappt, in einer ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats erstreckt.
  25. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat ferner Folgendes beinhaltet: ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und ein elektrisch neutrales Diffusionsgebiet, das sich von einer unteren Oberfläche des ersten Gebiets mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit auf einer Seite einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche hin erstreckt, wobei das elektrisch neutrale Diffusionsgebiet mehrere elektrisch neutrale Diffusionsgebiete umfasst, die im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit in einer Draufsicht in einer ebeneninternen Richtung des Halbleitersubstrats mit dem dritten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit dazwischenliegend bereitgestellt sind, wobei die elektrisch neutralen Diffusionsgebiete elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  26. Lichtempfangselement nach Anspruch 3, das ferner einen ersten elektrisch leitfähigen Film umfasst, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei ein überlappendes Gebiet, in dem sich das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zu dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hin über die erste Oberfläche auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit hinweg erstreckt, zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem vierten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist.
  27. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner einen ersten elektrisch leitfähigen Film umfasst, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei das erste Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit von der Grenzfläche der ersten Oberfläche gebildet ist.
  28. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen ersten elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; und einen Separationsabschnitt einschließlich eines Oxidfilms, der in der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eingebettet und gebildet ist.
  29. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner einen ersten elektrisch leitfähigen Film umfasst, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, wobei der erste elektrisch leitfähige Film teilweise in das Halbleitersubstrat hinein zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit vorragt.
  30. Lichtempfangselement nach Anspruch 1, das ferner auf der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit einen Vertikaltransistor umfasst, der eine elektrische Ladung transferiert, die durch photoelektrische Umwandlung erzeugt wird, wobei das Halbleitersubstrat ferner ein drittes Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit beinhaltet, das in dem Substrat eingebettet und gebildet ist und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem dritten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zugewandt ist, und sich ein Gate des Vertikaltransistors in dem Halbleitersubstrat zu einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche hin von der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt und sich in Kontakt mit einer Seitenoberfläche des dritten Gebiets mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit befindet.
  31. Röntgenbildgebungselement, das mehrere Lichtempfangselemente umfasst, die eine Signalladung basierend auf einem Röntgenstrahl erzeugen, wobei die Lichtempfangselemente Folgendes beinhalten: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet, ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist, ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  32. Röntgenbildgebungselement nach Anspruch 31, das Folgendes umfasst: ein Pixelgebiet, in dem mehrere Pixel angeordnet sind; und ein Peripheriegebiet, das um das Pixelgebiet herum bereitgestellt ist, wobei das Halbleitersubstrat ein Verarmungsgebiet in dem Pixelgebiet beinhaltet und ein neutrales Gebiet in dem Peripheriegebiet beinhaltet.
  33. Röntgenbildgebungselement nach Anspruch 32, wobei die Lichtempfangselemente für die jeweiligen Pixel bereitgestellt sind, und die Lichtempfangselemente jeweils ein p-n-Übergang-Lichtempfangselement umfassen, das eine Rückwärtsvorspannung zwischen der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche anlegt.
  34. Elektronische Einrichtung, die ein Röntgenbildgebungselement umfasst, wobei das Röntgenbildgebungselement mehrere Lichtempfangselemente beinhaltet, die eine Signalladung basierend auf einem Röntgenstrahl erzeugen, wobei die Lichtempfangselemente Folgendes beinhalten: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet, ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist, ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist, nahe der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  35. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und eine Isolationsschicht, die zwischen der ersten Oberfläche und dem elektrisch leitfähigen Film bereitgestellt ist, wobei die Isolationsschicht einen Monoschichtfilm aus Siliciumoxid oder einen gestapelten Film beinhaltet, in dem wenigstens ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 30 nm oder mehr und ein Siliciumnitridfilm in dieser Reihenfolge von der Seite der ersten Oberfläche bereitgestellt sind.
  36. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, eine erste Isolationsschicht, die auf der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und ein stark dielektrisches Material mit einer relativen Permittivität höher als Siliciumoxid beinhaltet; und einen elektrisch leitfähigen Film, der auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit wenigstens der ersten Isolationsschicht dazwischenliegend bereitgestellt ist.
  37. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und eine Isolationsschicht, die auf einer Seite der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und einen Luftspalt zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  38. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; mehrere dritte Gebiete mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, die um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum im Wesentlichen konzentrisch und rechtwinklig oder im Wesentlichen konzentrisch um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt sind und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befinden, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, und ein zweites Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen den dritten Gebieten mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, die aneinander angrenzen, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche.
  39. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche wenigstens zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei sich das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit teilweise auf dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit erstreckt und eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
  40. Lichtempfangselement, das Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das ein fotoelektrisches Umwandlungsgebiet beinhaltet; ein erstes Gebiet mit einer ersten elektrischen Leitfähigkeit, das an einer Grenzfläche einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt und mit einer ersten Elektrode gekoppelt ist; ein zweites Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das erste Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt und mit einer zweiten Elektrode gekoppelt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; ein drittes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das um das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit herum bereitgestellt ist und sich in einem elektrisch potentialfreien Zustand befindet, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; einen elektrisch leitfähigen Film, der oberhalb der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist; ein erstes Gebiet mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit, das einen anderen elektrischen Leitfähigkeitstyp aufweist und das bis zu einer Position tiefer als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit gebildet ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche; und ein viertes Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit, das zwischen dem ersten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und zwischen dem zweiten Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit und dem ersten Gebiet mit der zweiten elektrischen Leitfähigkeit bereitgestellt ist, an der Grenzfläche der ersten Oberfläche, wobei das vierte Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit eine Fremdstoffkonzentration niedriger als das zweite Gebiet mit der ersten elektrischen Leitfähigkeit aufweist.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021112167A (ja) 2020-01-20 2021-08-05 学校法人産業医科大学 うつ病の診断補助方法及び診断用キット

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2996943B2 (ja) * 1998-03-09 2000-01-11 株式会社東芝 半導体受光装置及びその製造方法
JP5081621B2 (ja) * 2004-08-20 2012-11-28 アウロラ、アルット 改変内部ゲート構造を用いた半導体放射線検出器
US10813607B2 (en) * 2018-06-27 2020-10-27 Prismatic Sensors Ab X-ray sensor, method for constructing an x-ray sensor and an x-ray imaging system comprising such an x-ray sensor
JP7100601B2 (ja) * 2019-03-13 2022-07-13 株式会社日立製作所 放射線検出器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021112167A (ja) 2020-01-20 2021-08-05 学校法人産業医科大学 うつ病の診断補助方法及び診断用キット

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