DE3005766A1

DE3005766A1 - Festkoerper-abbildungsanordnung

Info

Publication number: DE3005766A1
Application number: DE19803005766
Authority: DE
Inventors: Masakazu Aoki; Ryuichi Izawa; Masaharu Kubo; Iwao Takemoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1980-08-21
Also published as: FR2449377A1; JPS6033340B2; CA1128197A; FR2449377B1; NL8000961A; US4316205A; GB2046015A; JPS55110476A; GB2046015B

Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Abbildungsanordnung oder Photomeßfühler, bei denen photoelektrische Wandlerelemente und Abtastschaltungen in einen monolithischen Halbleiterkörper integriert sind.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Festkörper-Abbildungsanordnung, bei der Feldeffekttransistoren mit isolierten Steuerelektroden (MOS-Transistoren), welche die Anordnung bilden, verbesserte Betriebseigenschaften aufweist.

Eine Festkörper-Abbildungsanordnung zur Verwendung in einer Fernsehkamera muß ein Auflösungsvermögen haben, das dem einer Bildaufnahmeröhre äquivalent ist, die bei der derzeitigen Fernsehübertragung verwendet wird. Zu diesem Zweck sind bei der Festkörper-Abbildungsanordnung photoelektrische Wandlerelemente in der Größenordnung von 500 (vertikalen) χ 4θΟ (horizontalen) Bildelementen, Schaltelemente zur X-Y-Adressierung, welche den entsprechenden photoelektrischen Wandlerelementen entsprechen, sowie eine horizontale Abtastschaltung und eine vertikale Abtastschaltung erforderlich, welche die Schaltelemente in den Zustand "Ein" oder "Aus" schalten und die jeweils aus ungefähr 500 Stufen aufgebaut sind. Dementsprechend werden derartige Anordnungen üblicherweise unter Verwendung der MOS-LSI-Technik hergestellt, mit der relativ leicht eine hohe Packungsdichte realisierbar ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer derartigen Festkörper-Abbildungsanordnung. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine horizontale Abtastschaltung zur X- oder Spalten-Adressierung, während das Bezugszeichen 12 eine vertikale Abtastschaltung zur Y- oder Zeilen-Adressierung bezeichnet. Das Bezugszeichen bezeichnet einen vertikalen Schalttransistor, der nachstehend mit MOST bezeichnet ist und der von einem Abtast-

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impuls von der Abtastschaltuns 12 in den Zustand "Ein" bzw. "Aus" geschaltet wird. Das Bezugszeichen l'l bezeichnet eine Photodiode, welche den Source-Anschluß des vertikalen MOST 13 ausnutzt, während das Bezugszeichen 15 eine Ausgangs-P leitung fur Vertikalsignale bezeichnet, an die sämtlicha Drain-Anschlüsse der vertikalen MOST 13 gemeinsam angeschlossen sind. Das Bezugszeichen l6 bezeichnet einen horizontalen Schalttransistor oder MOST, der von einem Abtastimpuls von der horizontalen Abtastschaltung 11 in

jO den Zustand "Ein" bzw. "Aus" geschaltet wird und der mit seinem Drain-Anschluß an eine Ausgangsleitung 17 für horizontale Signale sowie mit seinem Source-Anschluß an die Ausgangsleitung 15 für Vertikalsignale angeschlossen ist. Bei l8 erkennt man eine Treiberspannungsquelle oder Video-

"15 Spannungsquelle für die Photodioden, die an die Ausgangsleitung 17 für Horizontalsignale über einen Widerstand angeschlossen ist. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Ausgangssignalanschluß. Die beiden horizontalen und vertikalen Abtastschaltungen 11 bzw. 12 schalten die Schalttransistoren MOST l6 und 13 einzeln nacheinander "ein" bzw. "aus", um über den Widerstand 19 Photoströme von den in den beiden Richtungen angeordneten Photodioden auszulesen bzw. abzutasten. Da die Signale von den Photodioden einem optischen Bild von einem auf diese Elemente projizierten Objekt entspricht, können Videosignale durch den obigen Vorgang abgeleitet werden. Die Eigenschaften der Festkörper-Abbildungsanordnung dieser Bauart bestehen darin, daß der Source-Anschluß des Schalttransistors MOST für die photoelektrische Umwandlung und ein MOS-Schieberegister für die Abtastschaltung verwendet werden können.

Dementsprechend wird eine derartige Anordnung üblicherweise unter Verwendung der MOS-LSI-Technik hergestellt, mit der eine hohe Integration relativ leicht erzielbar ist und für die ein Beispiel für den Aufbau eines Bildelementes in Fig. 2 dargestellt ist. Der Aufbau des Bildelemen-

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tes gemäß Fig.. 2 ist im einzelnen in der US-PS 4 l48 048 beschrieben. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 23 ein Halbleitersubstrat mit einer N-Leitfähigkeit zur Integration von photoelektrischen Wandlerelementen, Abtastschaltungen usw., während das Bezugszeichen 24 eine Mulde oder Senke eines Ilalbleiterbereiches mit P-Leitfähigkeit bezeichnet, die im Oberflächenbereich des N-leitenden Halbleitersubstrats ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen vertikalen Schalttransistor oder MOST mit einer Gate-Elektrode 25, an die vertikale Abtastitnpulse von einer vertikalen Abtastschaltung 12 angelegt werden. Mit 26 ist der Source-Bereich des MOST 13 bezeichnet, der einen Bereich mit einer hohen Verunreinigungskonzentration einer Leitfähigkeit vom N-Typ darstellt und eine Photodiode l4 an seinem PN-Übergang zum P-leitenden Senkenbereich bildet. Bei 27 ist der Drain-Bereich des MOST 13 dargestellt, der einen N-leitenden Bereich einer hohen Verunreinigungskonzentration darstellt und der an eine Leitungsschicht 28 angeschlossen ist, die als Ausgangsleitung 15 für Vertikalsignale dient. Das eine Ende der Ausgangsleitung 15 bzw. 28 für Vertikalsignale, an welche die Drain-Anschlüsse einer Vielzahl von Schalttransistoren MOST gemeinsam angeschlossen sind, ist an einen horizontalen Schalttransistor MOST l6 angeschlossen, der mit einem horizontalen Abtastimpuls von einer horizontalen Abtastschaltung 11 in den Zustand "Ein" bzw. "Aus" geschaltet wird, während das andere Ende des Schalttransistors MOST l6 auf der anderen Seite wie die Ausgangsleitung 15 bzw. 28 an die Ausgangsleitung 17 für Horizontalsignale angeschlossen ist. Der Bereich der Senke 24 und das Halbleitersubstrat 23 sind normalerweise fest auf Erdpotential (Null V) gelegt, wobei in einigen Fällen der PN-Übergang zwischen dem Senkenbereich und dem Substrat in Sperrichtung vorgespannt ist. Die Bezugszeichen 291, 292 und 293 bzeichnen Isolierschichten, bei denen es sich normalerweise um Si0_o-Schichten handelt.

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Die Photodiode, die durch die Abtastung auf eine Videospannung V aufgeladen ist, wird in Abhängigkeit von der Lichtmenge entladen ( Δ V ) , die während einer Bildperiode eingetreten ist. Wenn die Schalttransistoren MOST 13 und l6 bei der nächsten Abtastung eingeschaltet werden, so fließt ein Ladestrom, um die entladene Komponente zu laden. Dieser Ladestrom wird über einen an eine Videospannungsquelle l8 angeschlossenen Widerstand 19 abgelesen, und es kann ein Videosignal am Ausgangssignalanschluß 20 geliefert werden.

Die Festkörper-Abbildungsanordnung, die mit dem Bildelementaufbau nach Fig. 2 versehen ist, hat einen P-leitenden Senkenbereich und bildet das photoelektrische Wandlerele-

-15 ment im Senkenbereich und kann somit das Auftreten einer Uberstrahlung verhindern. Da darüberhinaus Infrarotlicht im wesentlichen innerhalb des Substrats absorbiert wird, wird keine Verschlechterung der Auflösung hervorgerufen, und die Empfindlichkeit bei sichtbarem Licht flacht ab, ^{um es zu} ermöglichen, ein dem Objekt getreues Videosignal zu erhalten. Eine derartige Anordnung hat eine ganze Reihe von Vorteilen. Sie besitzt ausgezeichnete Eigenschaften unter Bildaufnahmeanordnungen, die bislang angegeben und entwickelt worden sind.

Um derartige Festkörper-Abbildungsanordnungen für die Praxis einsatzfähig zu machen, ist es unter dem Gesichtspunkt der Ergiebigkeit und Ausbeute wünschenswert, daß die Formgröße oder Tablettengröße so klein wie möglich ist. Es ist jedoch eine beträchtlich hohe Packungsdichte erforderlich, um beispielsweise eine Festkörper-Abbildungsanordnung mit 500 χ 400 Bildpunkten auf einem Abtastbereich für das 2/3-Zoll Linsenformat (6,6 mm χ 8,8 mm) zu realisieren. Bei Integrieren der Photodioden und der Schalttransistoren oder peripheren Schaltungen auf einer derartig kleinen Fläche ist es erforderlich, die neueste LSI-Herstellungstechnik

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hoher Packungsdichte zu verwenden. Derzeit wird eine derartige Technik, bei der die Gate-Länge des MOS-Transistors auf einen Wert von 3 utn oder weniger gebracht wird, auf Festkörper-Abbildungsanordnungen angewendet. Es hat sich tj jedoch herausgestellt, daß bei der Anwendung einer LSI-Herstellungstechnik mit einer derartig hohen Packungsdichte auf Festkörper-Abbildungsanordnungen die beiden folgenden Problemkreise auftreten: l) Insbesondere bei einer Farbbild-Aufnahmeanordnung, einer

^O Anordnung unter Verwendung einer Lichtquelle mit kurzwelligem Licht usw. ist die Lichtempfindlichkeit auf der Seite kurzer Wellenlängen von ungefähr 400 bis 550 nm wichtig. Da der Absorptionskoeffizient von Silicium (Si) für Licht mit kurzen Wellenlängen hoch ist, wird das Licht, das in den PN-Übergang eingetreten ist, photoelektrisch in der Nähe der Siliciutnoberflache umgewandelt und erzeugt Minoritätsträger, die am Übergangsbereich aufgrund der Diffusion oder eines Driftfeldes aufgrund des Konzentrationsgradienten ankommen. Wenn jedoch zu diesem Zeitpunkt die Verunreinigungskonzentration, die nachstehend als Oberflächen-Verunreinigungskonzentration bezeichnet wird, insbesondere in der Nähe der Siliciumoberflache innerhalb eines Bereiches von 0,1 um bis 0,2 um von der Oberfläche

20 —3 einen Viert von ungefähr 2 χ 10 cm überschreitet, nimmt die Wirksamkeit der photoelektrischen Umwandlung ab und macht nur noch 6θ bis 70 % aus, wenn man sie mit dem Fall vergleicht, wo die Konzentration niedriger als der genannte Wert ist.

Andererseits ist es bei der Großbereichintegration oder hohen LSI-Integration übliche Praxis, daß, weil die Gate-Länge des MOS-Transistors kürzer gemacht wird, die PN-Übergänge der Source- und Drain-Bereiche des Schalttransistors MOST eine abgeflachte Übergangstiefe x. von übli-

U cherweise x.<0,5 p™ für Gate-Längen von 3 pm oder weniger aus solchen Gründen aufweisen, wie eine Verschlechterung

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der Durchgreif-Durchbruchspannung zu verhindern, wobei die Zunahmen der Schichtwiderstände der Source- und Drain-Bereiche, die dieser Maßnahme zuzuschreiben sind, durch Erhöhung der Verunreinigungskonzentration kompensiert wer- ^ den.

Im Hinblick darauf ist die Löslichkeitsgrenze in festem

21—3 Zustand für Phosphor im Siliciumsubstrat ungefähr 1 χ 10 cm ,

21 - 3 die von Arsen ungefähr 2 χ 10 cm und die von Bor unge-

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-j_0 fähr k χ 10 cm , wobei all diese Werte für etwa 1273 K (1000 C) gelten, und somit überschreiten die Silicium-Oberflächenverunreinigungskonzentrationen der Source- und Drain-

20 -3 Bereiche in vielen Fällen einen Wert von ungefähr 2 χ 10 cm

beim MOST mit kurzem Kanal. Aus dem genannten Grund kann ^r somit der Schalttransistor oder MOST beim Bildelement der Festkörper-Abbildungsanordnung nicht mit diesem Verfahren im kurzen Kanal eingesetzt werden.

2) Da der Absorptionskoeffizient von Silicium für Licht bei langen Wellenlängen von ungefähr 600 nm oder mehr klein ist, liegt die durchschnittliche Position, bei der die photoelektrische Umwandlung stattfindet, in einem tiefen Bereich des Siliciumsubstrats. Verglichen mit kurzwelligem Licht hat das langwellige Licht einen niedrigen Reflexionsfaktor an der Siliciumoberflache und erreicht das Innere des Siliciumsubstrats. Um dahei' einen Ausgleich zwischen langwelligem und kurzwelligem Licht vorzunehmen, wird die Empfindlichkeit gegenüber langwelligem Licht insbesondere bei einem Farb-Photomeßfühler verringert, indem man einen Infrarot abschneidenden Filter verwendet oder die Anordnung entsprechend einstellt. Wenn jedoch beim PN-Übergang ein Wert von x.. <.0,5 um oder dergl. bei der hochintegrierten LSI-Technik verwendet wird, wie es unter l) angegeben worden ist, so tritt manchmal der Fall ein, daß die Empfindlichkeit gegenüber langwelligem Licht sehr stark abnimmt und daß der Ausgleich mit kurzwelligem Licht

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verlorengeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Festkörper-Abbildungsanordnung anzugeben, die eine hohe Integrationsdichte aufweist und bei der ein wirksamer Ausgleich bei den Empfindlichkeiten gegenüber kurzwelligem und langwelligem Licht gegeben ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird in vorteilhafter jO Weise eine Festkörper-Abbildungsanordnung geschaffen, bei der ohne eine Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber kurzwelligem Licht ein schaltender MOST oder ein MOST einer Abtastschaltung in einen kurzen Kanal eingesetzt ist, indem man stark dotierte Verunreinigungsbereiche verwendet.

Außerdem wird mit der Erfindung in vorteilhafter Weise eine Festkörper-Abbildungsanordnung angegeben, bei der ohne beträchtliche Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber langwelligem Licht ein schaltender MOST in einen kurzen Kanal eingesetzt werden kann, indem man einen flachen Verunreinigungsbereich verwendet.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Festkörper-Abbildungsanordnung angegeben, bei der der Source-Bereich eines vertikalen Schalttransistors oder MOST, d.h. ein Verunreinigungsbereich zur Bildung einer Photodiode, mit einer tiefen Übergangstiefe und einer geringen Verunreinigungskonzentration ausgestattet wird, und bei der die anderen Verunreinigungsbereiche, d.h.

der Drain-Bereich des vertikal schaltenden MOST und/oder die Source- und Drain-Bereiche eines horizontal schaltenden MOST und/oder die Source- und Drain-Bereiche der entsprechende Abtastschaltungen bildenden MOST und/oder die Source- und Drain-Bereiche von irgendwelche anderen peripheren Schaltungen bildenden MOST, die eine hochintegrierte Schaltuns erfordern, mit einer flachen Übergangstiefe

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und einer hohen Verunreinigungskonzentration ausgestattet werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Festkörper-Abbildungsanordnung eine hohe Integrationsdichte aufweisen und dabei gleichzeitig einen Ausgleich hin- ^ sichxlich der Empfindlichkeiten Tür kurze und lan^e V/Ellenlangen vornehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläute

rung des Aufbaus einer Festkörper-Abbildungsanordnung;

Fig. 2 einen Schnitt zur Erläuterung des Aufbaus

eines Bildelementteiles bei einer herkömmlichen Festkörper-AbbildungsanOrdnung;

FiS^ 3A einen Schnitt zur Erläuterung des Aufbaus

eines Bildelementteiles bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsanordr;ung; und in

Fig. 3B einen Schnitt zur Erläuterung des Aufbaus

eines anderen MOS-Transistors als eines vertikal schaltenden MOS-Transistors bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsanordnung.

Bei der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Festkörper-Abbildungsanordnung oder eines Festkörper-Photosensors wird auf Fig. 3A und Fig. 3B Bezug genommen, wobei Fig. 3A den Aufbau eines Bildelementteiles im Schnitt und Fig. 3B den Aufbau eines Peripherieschaltungsteiles im Schnitt darstellen.

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In der Zeichnung bezeichnen das Bezugszeicheji 30 eine vertikale Abtastschaltung, das Bezugszeichen 31 ein N-leitendes Siliciumsubstrat und das Bezugszeichen 32 eine P-leitende Siliciumschicht. Die Bezugszeichen 33! 3^ und 35 bezeichnen stark dotierte Verunreinigungsbereiche mit einer Leitfähigkeit vom N-Typ. Der N -leitende Verunreinigungsbereich 33 ist der Source- oder Drain-Bereich eines Kurzkanal-MOST einer Signalverarbeitungsschaltung mit einem horizontal schaltenden MOST oder einer Peripherieschal-

-J[O tung, wie z.B. einer Abtastschaltung. Die N -leitenden Verunreinigungsbereiche Jk und 35 sind die Drain- bzw. Source-Bereiche eines Schalt-MOST zum Auslesen eines Signals, hauxjtsächlich ein vertikaler rfchalt-MOST. Der N leitende Bereich 35 bildet zusammen mit der P-leitenden Schicht 32 eine Photodiode. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet die Gate-Elektrode des Kurzkanal-MOST der Peripherieschaltung, wobei die Gate-Elektrode aus polykristallinem Silicium oder dergl, besteht. Das Bezugszeichen 37 bezeichnet die Gate-Elektrode des Schalt-MOST zum Auslesen des Signals, hauptsächlich des vertikalen Schalt-MOST, wobei die Gate-Elektrode aus polykristallinem Silicium oder dergl. besteht. Die Bezugszeichen 381 bis 386 bezeichnen Isolierschichten, die aus SiO -Schichten oder dergl. bestehen. Die Bezugszeichen 391 und 392 bezeichnen Verbindungsschichten der Peripherieschaltung, die aus Aluminium oder dergl. bestehen und die an die Source- und Drain-Bereiche angeschlossen sind. Das Bezugszeichen 393 bezeichnet eine Verbindungsschicht, die aus Aluminium oder dergl. besteht und die als Signalleitung zum Auslesen dient.

Die in Fig. 3A und 3B dargestellte Ausführungsform stellt eine Festkörper-Abbildungsanordnung unter Verwendung von Kurzkanal-MOSTs dar, bei der die Source- und Drain-Bereiche 33 bzw. 3k mit einer Übergangstiefe x.<0,5 pm und einer

Oberflächen-Verunreinigungskonzentration von ungefähr

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2 χ 10 cm oder mehr ausgestattet sind, wobei jedoch

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der Flächenwiderstand nicht höher als ungefähr 40 Ohm pro Flächeneinheit ist, so daß dadurch eine hohe Integrationsdichte erreicht wird, während bei den Photodioden die N⁺- leitenden Bereiche 35 mit einer Oberflächen-Verunreini-

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gungskonzentration von ungefähr 1 χ 10' cm oder weniger und einer Übergangstiefe x. "= 0,7 um ausgestattet sind, so daß ein geeignetes spektrales Ansprechverhalten für Farbbildaufnahmen über einen Wellenlängenbereich von kurzen zu langen Wellenlängen erreicht wird.

Einer der Gründe, warum das N-leitende Substrat unter der P-leitenden Schicht in Fig. 3A angeordnet ist, besteht darin, daß das langwellige Licht teilweise abgeschnitten wird, um das gesamte spektrale Ansprechverhalten auszugleichen. Der gleiche Effekt wird in der Weise erreicht, daß ein P-leitendes Substrat mit geringer Verunreinigungskonzentration als Substrat 31 ausgebildet und daß die P-leitende Schicht 32 so ausgelegt wird, daß sie einen Gradienten bei der Verunreinigungskonzentration besitzt, indem man ein Verfahren verwendet, wie z.B. einen Diffusionsprozeß nach einer Ionenimplantation. Wenn die Dicke der P-leitenden Schicht 32 ungefähr 1,5 bis 5 l·"" beträgt und die Verunreinigungskonzentration in der Größenordnung von 10 bis 10 cm liegt, wird die Übergangstiefe

x. des N -leitenden Bereiches 35 auf 0,5 bis 1,0 um gebracht, so daß eine ausgeglichene Empfindlichkeit gegenüber langen Wellenlängen erreicht wird.

In Fig. 3A ist der N -leitende Bereich 3k als ein Bereich mit einer Übergangstiefe x. dargestellt, die gleich der des N⁺-leitenden Bereiches 33 in Fig. 3B ist. Da jedoch der Schalt-MOST zum Auslesen des Signals keinen sehr hohen Übertragungsleitwert g erfordert, kann die übergangstiefe auch geändert werden, indem man beispielsweise die Länge der Gate-Elektrode groß macht und die Übergangstiefe x. des N -leitenden Bereiches 3k gleich der 3

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des N -leitenden Bereiches 35 macht. Dabei kann außerdem die Oberflächen-Verunreinigungskonzentration des N -leitenden Bereiches 3^ ohne weiteres auf einen Wert von

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2 χ 10 cm oder weniger gebracht werden.

Bei der oben beschriebenen und dargestellten Ausführungsfortn können die Leitungstypen ohne weiteres umgekehrt werden, und es lassen sich die gleichen Effekte erzielen.

^O Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Art der Oberflächen-Verunreinigungskonzentration der Photodiode bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht nur auf Festkörper-Farbabbildungsanordnungen anwendbar ist, sondern auch auf monochromatische Festkörper-Abbildungsanordnungen,

je bei denen eine Empfindlichkeit gegenüber kurzwelligem Licht erforderlich ist.

Die Materialien und Substanzen bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können ohne weiteres durch äquivalente Substanzen ersetzt werden. Beispielsweise kann die polykristalline Siliciumschicht durch eine andere leitende Schicht aus Molybdän oder dergl. oder durch eine zusammengesetzte Schicht aus derartigen Materialien ersetzt werden, die SiO_-Schicht durch eine andere Isolierschicht, wie z.B. eine Phosphosilxcatglasschicht (PSG-Schicht) und eine Siliciutnnitritschicht oder durch eine zusammengesetzte Schicht aus derartigen Materialien, während die Aluminium-Schicht durch eine andere leitende Schicht aus polykristallinem Silicium, Molybdän oder dergl. oder durch eine zusammengesetzte Schicht aus derartigen Materialien ersetzt werden kann. Ferner werden auch dann, wenn diese Schichten mit einer Passivierungsschicht, beispielsweise aus Phosphosilicatglas, überzogen sind, die Wirkungen der erfindungsgemäßen Anordnung in ähnlicher Weise erreicht.

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Obwohl bei der obigen Beschreibung auf N-Kanal MOS-Transistoren Bezug genommen worden ist, kann die Anordnung auch mit P-Kanal MOS-Transistoren aufgebaut werden, indem man die Leitungstypen und Spannungspolaritäten umkehrt.

Wie oben ei'läutert, beträgt bei der erfindungsgemäßen Anordnung bei den Bereichen, welche die Photodioden bilden, die Oberflachen-Verunreinigungskoiizentration höchstens un-

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gefahr 2 χ 10 cm , während die Dereiche, welche die Source- und Drain-Bereiche der MOSTs bilden, die eine hohe Integration erfordern und keine Photodioden bilden, eine Oberflächen-Verunreinigungskonzentration von mindestens

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ungefähr 2 χ 10 cm und eine übergangstiefe von höchstens 0,5 um haben, so daß eine hochintegrierte Festkörper-Abbildungsanordnung zur Verfugung steht, die eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Licht im Bereich kurzer Wellenlängen besitzt. Insbesondere ist bei Festkörperanordnungen für Farbbilder die übergangstiefe der PN-Übergänge, welche die Photodioden bilden, bei einem Wert zwischen 0,5 und 1,0 um, so daß Photosensoren mit einer ausgeglichenen Empfindlichkeit im langwelligen Bereich realisierbar sind.

Gemäß der Erfindung wird somit eine Festkörper-Abbildtingsanordnung angegeben, die in einem größeren Oberflächenbereich eines monolithischen Halbleiterkörpers in zwei Richtungen angeordnete Photodioden, vertikal schaltende MOS-Transistoren und horizontal schaltende MOS-Transistoren, welche die Photodioden adressieren, MOS-Transistoren, welche vertikale und horizontale Abtastschaltungen zum Einschalten und Ausschalten der schaltenden MOS-Transistoren sowie MOS-Transistoren aufweist, welche andere Peripherieschaltungen bilden. Die Photodioden werden dabei von den Source-Bereichen der vertikal schaltenden MOS-Transistoren und dem Halbleiterkörper gebildet. Die Festkörper-Abbildungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß bei den Source- und Drain-Bereichen der verschiedenen MOS-

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Transistoren die Source-Bereiche der vertikal schaltenden MOS-Transistoren geringer in der Oberflächen-Verunreinigungskonzentration und tiefer hinsichtlich^der Übergangs— tiefe sind als die anderen Source- und Drain-Bereiche.

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Claims

PAT bNTANWiuTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜiJEu-HOFr CBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 90 POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-800O MÖNCHEN 95 ,

Hitachi, Ltd. 15. Februar 1980

DEA-25126

Festkörper-Abbildungsanordnung

Patentansprüche

'Iy Festkörper-Abbildungsanordnung, die in einem größeren Oberflächenbereich eines monolithischen Halbleiterkörpers folgende Bauelemente aufweist: in einem Feld in zwei Richtungen anordnete Photodioden, vertikal schaltende MOS-Transistoren und horizontal schaltende MOS-Transistoren, welche die Photodioden adressieren, MOS-Transistoren, welche vertikale und horizontale Abtastschaltungen zum Ein- und Ausschalten der schaltenden MOS-Transistoren bilden, sowie MOS-Transistoren, welche andere Peripherieschaltungen bilden, wobei die Photodioden von den Source-Bereichen der vertikal schaltenden MOS-Transistoren und dem Halbleiterkörper gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Source-Bereich jedes vertikal schaltenden

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MOS-Transistors eine geringere Oberflächen-Verunreinigungskonzentration und eine größere übergangstiefe aufweist als die entsprechenden Werte von mindestens einem Verunreinigungsbereich bei

a) einem Drain-Bereich des jeweiligen vertikal schaltenden MOS-Transistors,

b) einem Source- oder Drain-Bereich des jeweiligen horizontal schaltenden MOS-Transistors,

c) einem Source- oder Drain-Bereich des jeweiligen MOS-Transistors der horizontalen Abtastschaltung,

d) einem Source- oder Drain-Bereich des jeweiligen MOS-Transistors der vertikalen Abtastschaltung und

e) einem Source- oder Drain—Bereich des jeweiligen MOS-Transistors der anderen Peripherieschaltung ausmachen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet s daß der Drain-Bereich des jeweiligen vertikal schaltenden MOS-Transistors im wesentlichen die gleichen Werte hinsichtlich der Oberflächen-Verunreinigungskonzentration und Übergangstiefe wie der Source-Bereich des jeweiligen vertikal schaltenden MOS-Transistors aufweist»
3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Source-Bereich jedes vertikal schaltenden MOS-Transistors eine Oberflächen-Verunreini-

20 - 3 gungskonzentration von höchstens 2 χ 10 cm und eine

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Übergangstiefe von mindestens 0,5 pn aufweist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet , daß die anderen Source- und Drain-Bereiche als die der vertikal schaltenden MOS-Transistoren eine Oberflächen-Verunreinigungskonzentration von

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mindestens 2 χ 10 cm und eine Ubergangstiefe von höchstens 0,5 pni aufweisen.

5· Anordnung nach Anspruch 3> dadurch ge kennzeich net, daß die Ubergangstiefe des Source-Bereiches des jeweiligen vertikal schaltenden MOS-Transistors in einem Bereich zwischen 0,5 pm und 1,0 um liegt.

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