(57)【要約】【課題】フォトセンサアセンブリ及びフォトセンサアセンブリを提供する。【解決手段】フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）は、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の第１のボリュームを含み、接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）は、第２の反対タイプのドーパントでドープしたサブストレートの第２のボリュームを含む。ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は、サブストレート内に配置され、フォトダイオードセルの外側周囲の周りを延び、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの第３のボリュームを含み、フォトダイオードセルからサブストレートを通ってドリフトする電子または正孔を伝導させるために接地拡散領域及び／またはガードバンドを接地基準（１１６）と伝導性に結合させている。【選択図】図１
2012124481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）と、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内にある第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２、９１２）の第１のボリュームを含んだフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）と、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内にある第１のタイプのドーパントと反対電荷を有する第２のタイプのドーパントでドープしたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の第２のボリュームを含んだ接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）と、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内にあると共にフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）の外側周囲の周りで少なくとも部分的に延びるガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）であって、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の第３のボリュームを含んでおり、フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）からサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）を通ってドリフトする電子または正孔のうちの１つまたは幾つかを伝導させるために接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）と該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）のうちの少なくとも一方を接地基準（１１６）と伝導性に結合させており、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）と比べてフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）のより近くに配置されているガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）と、
を備えるフォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）。
【請求項２】
前記ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は、フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）から該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）まで連続して延びると共に第２のタイプのドーパントでドープされていないサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の分離部分（３１６）によってフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）から分離されている、請求項１に記載のフォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）。
【請求項３】
前記ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は、互いに対して非平行の角度に向いたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の細長いドープ領域を含む、請求項１に記載のフォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）。
【請求項４】
前記ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は、フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）の周り及び接地拡散領域の周りに延びたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の細長いドープ領域を含む、請求項１に記載のフォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）。
【請求項５】
前記ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）と伝導性に結合させた調整可能な電圧源（１２０）をさらに備えており、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を該電圧源（１２０）からのバイアス用電圧を受け取るように構成している、請求項１に記載のフォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）。
【請求項６】
フォトダイオードアセンブリ（１００、３００、５００、７００、９００）を提供するための方法（１１００）であって、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の第１のボリューム内に第１のタイプのドーパントを拡散させフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）を形成するステップと、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内に第２のタイプのドーパントを拡散させることによってサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内に接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）を形成するステップであって、該第１と第２のタイプのドーパントは反対電荷のドーパントである接地拡散領域形成ステップと、
サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）内にフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）の外側周囲の周りに少なくとも部分的に延びるガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を形成するステップであって、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）はサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の回収領域内に第１のタイプのドーパントを拡散させることによって形成されており、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）は接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）と比べてフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）のより近くに配置されており、フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）からサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）を通ってドリフトする電子または正孔のうちの１つまたは幾つかを伝導させるために接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）と該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）のうちの少なくとも一方を接地基準（１１６）と伝導性に結合させているガードバンド形成ステップと、
を含む方法（１１００）。
【請求項７】
ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を形成する前記ステップは、フォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）から接地拡散領域（３１８、５１８、７１６、７１８、９１４）まで連続して延びるサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の分離部分（３１６）によってフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）から離間させたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）のボリューム内に第１のタイプのドーパントを拡散させるステップを含む、請求項６に記載の方法（１１００）。
【請求項８】
前記サブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の分離部分（３１６）は、第２のタイプのドーパントやドーパント接合を存在させることなくフォトダイオードセル（１０８、３０４、５０４、７０４、９０４）とガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）の間を延びている、請求項７に記載の方法（１１００）。
【請求項９】
前記ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を調整可能な電圧源（１２０）と伝導性に結合させるステップであって、該ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を該電圧源（１２０）からバイアス用電圧を受け取るように構成している結合ステップをさらに含む請求項６に記載の方法（１１００）。
【請求項１０】
ガードバンド（３１２、３１４、５１２、５１４、７１２、７１４）を形成する前記ステップは、互いに対して非平行の角度に向いたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）の細長いドープした領域を含んだサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）のボリューム内に第１のタイプのドーパントを拡散させかつ該細長いドープ領域と接合させたサブストレート（１１０、３０２、５０２、７０２、９０２）のジョイント領域を含んだ接地拡散領域内に第２のタイプのドーパントを拡散させるステップを含む、請求項６に記載の方法（１１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載した主題はフォトダイオードやフォトセンサなどの半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の幾つかの撮像システムは、画像を作成するためにＸ線など入射する放射を受け取る光感応性の検出器を含む。この放射は、検出器内のフォトダイオードによって受け取られ、電荷または電気信号に変換される。この電荷または信号の規模によって入射した放射の減衰量を表すことが可能であり、これを利用して画像を作成することができる。
【０００３】
分解能がかなり高い画像を提供するためには、検出器内のフォトダイオードを互いにかなり接近させて位置決めすることを要することがある。フォトダイオードは個々のフォトダイオードが受け取った放射を示さない電気信号を発生させる可能性がある。これらの信号を電気的クロストークと呼んでいる。このクロストークは、電子と正孔（すなわち、検出器の半導体構造内の格子点に電子が無い状態）の形態でフォトダイオードアレイ中をドリフトする可能性がある。このクロストークは、フォトダイオードアレイのあるセルから同じフォトダイオードアレイ内部の近傍の別のセルまでドリフトし、入射した放射の受け取りに応答してフォトダイオードが発生させた電荷または信号を変化させることがある。このためクロストークは、フォトダイオードが作成した画像に対してマイナスの影響を及ぼすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７１７０１４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
幾つかの検出器は、サブストレートをより伝導性とするためにリン（Ｐ）などのｎ＋ドーパントを高濃度ドープした半導体サブストレートの領域を含む。これらの領域は、クロストークの電子をフォトダイオードアレイから伝導して出すことによってフォトダイオードアレイのセル間でのクロストークのドリフトを防ぐように図る。しかし、ｎ＋ドープの領域を利用すると検出器から除去されるクロストークの量が減少する可能性がある。例えばｎ＋ドープの領域は、クロストークの正孔などクロストークの一部について、正孔を検出器から出るように伝導するのではなくフォトダイオードセルの方に反射させて戻すことがある。このためクロストークの少なくとも一部はフォトダイオードまでドリフトを続け画像品質を劣化させることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、フォトダイオードアセンブリを提供する。本アセンブリは、半導体サブストレートと、フォトダイオードセルと、接地拡散領域と、ガードバンドと、を含む。フォトダイオードセルは、サブストレート内に配置されると共に、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの第１のボリュームを含む。接地拡散領域は、サブストレート内に配置されると共に、第１のタイプのドーパントと反対電荷を有する第２のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの第２のボリュームを含む。ガードバンドは、サブストレート内に配置されると共に、フォトダイオードセルの外側周囲の周りに少なくとも部分的に延びている。ガードバンドは、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの第３のボリュームを含む。接地拡散領域とガードバンドのうちの少なくとも一方は、サブストレートを通してフォトダイオードセルからドリフトする電子または正孔のうちの１つまたは幾つかを伝導させるために接地基準と伝導性に結合させている。ガードバンドは接地拡散領域と比べてフォトダイオードセルのより近くに配置されている。
【０００７】
別の実施形態では、フォトダイオードアセンブリを提供するための方法を提供する。本方法は、サブストレートの第１のボリューム内に第１のタイプのドーパントを拡散させフォトダイオードセルを形成するステップと、サブストレート内への第２のタイプのドーパントの拡散によってサブストレート内に接地拡散領域を形成するステップと、を含む。この第１及び第２のタイプのドーパントは反対電荷のドーパントである。本方法はさらに、サブストレート内にフォトダイオードセルの外側周囲の周りに少なくとも部分的に延びるガードバンドを形成するステップを含む。このガードバンドは、第１のタイプのドーパントをサブストレートの回収領域内に拡散させることによって形成されており、また接地拡散領域と比べてフォトダイオードセルのより近くに配置されている。接地拡散領域とガードバンドのうちの少なくとも一方は、サブストレートを通してフォトダイオードセルからドリフトする電子または正孔のうちの１つまたは幾つかを伝導させるために接地基準と伝導性に結合させている。
【０００８】
別の実施形態では、別のフォトダイオードアセンブリを提供する。本アセンブリは、半導体サブストレートと、フォトダイオードセルのアレイと、ガードバンドと、接地拡散領域と、を含む。フォトダイオードセルのアレイは、サブストレート内に配置されると共に、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの離間させたボリュームを含む。ガードバンドは、サブストレート内でフォトダイオードセルの間に配置されると共に、第１のタイプのドーパントでドープしたサブストレートの共通ドープのボリュームを含む。接地拡散領域は、サブストレート内でガードバンドと比べてフォトダイオードセルからより遠くに配置されると共に、第１のタイプのドーパントと異なる第２のタイプのドーパントでドープされている。ガードバンドは、サブストレートを通ってドリフトする電子または正孔のうちの少なくとも一方をフォトダイオードセルから接地基準まで伝導させるように構成されており、また接地拡散領域は、サブストレートを通ってドリフトする電子または正孔のもう一方をフォトダイオードセルから接地基準まで伝導させるように構成されている。
【０００９】
本明細書に開示した主題は、添付の図面を参照しながら非限定の実施形態に関する以下の説明を読むことによってより理解が深まろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フォトダイオードアセンブリの一部分に関する一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示したフォトダイオードアセンブリの断面図である。
【図３】フォトダイオードアセンブリの別の実施形態の上面図である。
【図４】図３の線４−４で切って見たフォトダイオードアセンブリの断面図である。
【図５】別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリの上面図である。
【図６】図５の線６−６で切って見たフォトダイオードアセンブリの断面図である。
【図７】別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリの上面図である。
【図８】図８の線８−８で切って見たフォトダイオードアセンブリの断面図である。
【図９】別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリの上面図である。
【図１０】図９の線１０−１０で切って見たフォトダイオードアセンブリの断面図である。
【図１１】フォトダイオードアセンブリを提供するための方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素やステップは、これに関する複数の要素またはステップも排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに本発明の「一実施形態」に関する言及は、記載した特徴を組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除するものではない。特に否定の記載を明示的にしていない限り、ある具体的な特性を有するある１つの構成要素または複数の構成要素を「備えた（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、当該の特性を有しない追加的なこうした構成要素を含むことがある。
【００１２】
本明細書に記載した主題は撮像システムで使用されるフォトセンサアセンブリに関する。このフォトセンサアセンブリは入射した放射に基づいて画像を作成するために用いられることがある。例えばフォトセンサアセンブリは、入射した放射を画像に変換するためにコンピュータ断層（ＣＴ）システムによって用いられることがある。別法としてフォトセンサアセンブリは、入射した放射を画像に変換するためあるいは侵入者の有無など身体を検出するためにセキュリティシステムによって用いられることがある。しかし、本明細書に記載した実施形態のうちのすべてがＣＴシステムやセキュリティシステムに限定されるものではない。画像の形成や別の目的で放射を電気信号に変換する別のシステムや装置が本明細書に記載した１つまたは複数の実施形態を含むことがある。
【００１３】
フォトセンサアセンブリは、入射した放射を画像の形成に用いられる電気信号または電荷に変換するフォトダイオードセルをその内部に配置させたサブストレートを含む。サブストレートの内部に沿って（すなわち、一実施形態では外部境界に沿わさずに）フォトダイオードセルの間にはドーパントをサブストレート内に拡散させ、ガードバンド及び接地拡散領域を形成している。このガードバンド及び接地拡散領域は、あるフォトダイオードセル内またはその近くで発生した電子及び／または正孔が別の近隣のフォトダイオードセルまでドリフトするのを防止または低減させるためにフォトダイオードアセンブリ内に設けられる。そうでないと電子及び／または正孔のこうしたドリフトによって、近隣のフォトダイオードセルが発生させる信号または電荷が変化することがある。
【００１４】
ガードバンドは、フォトダイオードセルからドリフトする正孔を引き寄せるかつ／または受け容れることがある一方、接地拡散領域は正孔をガードバンドの方向に跳ね返すことが可能である。接地拡散領域は、フォトダイオードセルからドリフトする電子を引き寄せるかつ／または受け容れることが可能である。ガードバンドと接地拡散領域は、互いに伝導性に結合させることがあり、また接地拡散領域は電気接地基準と伝導性に結合させることがある。例えばガードバンド及び接地拡散領域を共通電極またはバスと伝導性に結合させることがある。ガードバンド及び接地拡散領域は、電子及び正孔が近くのまたは近隣のフォトダイオードセルに到達する前に電子及び正孔を接地基準まで伝導している。
【００１５】
一実施形態ではそのガードバンドは、フォトダイオードセルと同じドーパントまたは同じタイプのドーパントでドープしたサブストレートの正孔回収領域（「共通ドープの領域）を含むことがある。接地拡散領域は、異なるドーパントまたは異なるタイプのドーパントでドープしたサブストレートの電子回収領域（「異種ドープの領域」）を含むことがある。例えば、フォトダイオードセルがｎドープの半導体サブストレートのｐ−またはｐ＋ドープの領域から形成される場合、接地拡散領域は、クロストークの１つの電気的成分としてサブストレートを通ってドリフトする正孔（すなわち、サブストレートの半導体格子内の電子の欠如）を回収または受け取る半導体サブストレートのｎまたはｎ＋ドープの領域から形成させることがある。これらの正孔及び／または電子は、ガードバンド及び／または接地拡散領域を通って電気接地基準まで伝導させ、別のフォトダイオードセルへのドリフトを防止している。
【００１６】
図１は、フォトダイオードアセンブリ１００の一部分の一実施形態の斜視図である。図２は、図１に示したフォトダイオードアセンブリ１００の断面図である。フォトダイオードアセンブリ１００は、ＣＴ撮像システムやセキュリティシステム向けの検出器などの画像検出器として使用可能な放射検出デバイスである。例えばフォトダイオードアセンブリ１００はその入光側１０４において、フォトシンチレータからのＸ線や光及び身体の撮像に使用される減衰Ｘ線など入射する放射１０２を受け取ることがある。フォトダイオードアセンブリ１００は、フォトダイオードセル１０８のアレイ１０６を含む。フォトダイオードセル１０８は、放射１０２の光子がフォトダイオードアセンブリ１００に当たるのに応答して電気信号または電荷を発生させる。これらの信号または電荷は、様々なフォトダイオードセル１０８の位置でフォトダイオードアセンブリ１００上に入射する放射１０２の強度または規模に基づいた画像の作成のために読み出されるあるいは吟味されることがある。例えばフォトダイオードセル１０８は、伝導性バス２０２（図２参照）と伝導性に結合させた読み出し電極２００（図２参照）と伝導性に結合させることが可能である。バス２０２は、信号または電荷をコンピュータ処理デバイスまたはプロセッサに転送し、これにより信号または電荷に基づいた画像が作成される。
【００１７】
フォトダイオードアセンブリ１００は、１つまたは複数の半導体材料から形成された半導体サブストレート１１０を含む。単に一例としてサブストレート１１０の半導体材料は、ケイ素（Ｓｉ）、ヒ化ゲルマニウム（ＧｅＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅまたはＣＺＴ）、その他を含むことがある。サブストレート１１０は、アクセプタまたはｐ型ドーパント（例えば、ホウ素（Ｂ））あるいはドナーまたはｎ型ドーパント（例えば、リン（Ｐ））など何らかの電荷を有するドーパントでのドープがない真性半導体材料とすることがある。別法としてそのサブストレート１１０は、反対電荷のｐ型とｎ型ドーパントのうちの一方でドープされることがある。
【００１８】
フォトダイオードセル１０８は、サブストレート１１０内に図１に示した領域で１つまたは複数のドーパントを被着及び／または拡散させる（本明細書では一括して「拡散させる」と呼ぶことにする）ことによって形成されることがある。例えば、サブストレート１１０の背側１１２を通してサブストレート１１０内にｐ型またはｎ型ドーパントを拡散させて、フォトダイオードセル１０８を形成することがある。別法として、サブストレート１１０の反対の入光側１０４を通してドーパントをサブストレート１１０内に拡散させてフォトダイオードセル１０８を形成することもある。一実施形態では、そのサブストレート１１０はリン（Ｐ）などのｎ型ドーパントでドープされており、またフォトダイオードセル１０８はホウ素（Ｂ）などの反対電荷のｐ型ドーパントをサブストレート１１０内に拡散させることによって形成している。別法としてそのフォトダイオードセル１０８は、サブストレート１１０をエッチングして間隙を形成しフォトダイオードセル１０８を形成するように該間隙をドープした半導体材料で満たすことによって形成されることがある。サブストレート１１０内へのドーパントの拡散によって、ｐ／ｎドーパント接合（例えば、ｎドープのサブストレート１１０内にｐ型ドーパントを拡散させる場合）及び／またはｎ／ｐドーパント接合（例えば、ｐドープのサブストレート１１０内にｎ型ドーパントを拡散させる場合）などのドーパント接合が形成される。
【００１９】
これらのドーパントは、フォトダイオードセル１０８を形成するように多種多様な深度でサブストレート１１０内に拡散させることがある。単に一例としてそのドーパントは、サブストレート１１０の背側１１２から概ね０．０５マイクロメートル〜概ね５０マイクロメートルの深度までサブストレート１１０内に拡散させることがある。フォトダイオードセル１０８は正方形の形状として図示している。別法としてフォトダイオードセル１０８は、六角形、八角形、三角形、円形、楕円形、平行四辺形（ただし、これらの形状に限らない）など異なる形状を有することがある。
【００２０】
フォトダイオードアセンブリ１００は、フォトダイオードセル１０８の外側周囲の周りで少なくとも部分的に延びるガードバンド１１４を含む。例えば図１に示したようにガードバンド１１４は、一定間隔のグリッドの形に配列させ、かつ直交方向または垂直方向で近隣のフォトダイオードセル１０８の間に配置させることがある。ガードバンド１１４は、サブストレート１１０内にドーパント（ｐ型またはｎ型ドーパントなど）を拡散させることによって形成することが可能である。別法としてガードバンド１１４は、サブストレート１１０内にトレンチをエッチングすると共にサブストレート１１０内にドープした半導体を被着させることによって形成されることがある。一実施形態ではそのガードバンド１１４は、フォトダイオードセル１０８を形成させたのと同じタイプのドーパントを拡散させることによって形成される。例えばｎドープのサブストレート１１０では、フォトダイオードセル１０８及びガードバンド１１４はｐ型ドーパントをサブストレート１１０内に拡散させることによって形成される。ドーパントを拡散させてガードバンド１１４を形成することによって、サブストレート１１０内にｐ／ｎ及び／またはｎ／ｐドーパント接合などのドーパント接合が生成される。ドーパントは、ガードバンド１１４を形成するように多種多様な深度でサブストレート１１０内に拡散させることがある。単に一例としてそのドーパントは、サブストレート１１０のフィルム側１１２から概ね０．２０マイクロメートル〜概ね５０マイクロメートルの深度までサブストレート１１０内に拡散させることがある。
【００２１】
ガードバンド１１４によって、近隣のフォトダイオードセル１０８（すなわち、隣接セル）間で伝導されるまたはドリフトする電気的クロストークの量が減少する。一実施形態ではそのガードバンド１１４は、信号接地基準１１６と伝導性に結合させている。例えばガードバンド１１４は、信号接地基準１１６と伝導性に結合させた１つまたは複数の伝導性グランド電極１１８に接合させることがある。ガードバンド１１４に到達した電気的クロストークは、クロストークが近隣のフォトダイオードセル１０８に伝導しないように接地基準に伝達される。例えば、フォトダイオードセル１０８の半導体材料内にあるフォトダイオードセル１０８から画像信号として読み出されなかった電子及び／または正孔は、サブストレートを通って１１０フォトダイオードセル１０８を出るようにドリフトすることがある。この電子及び／または正孔は、ガードバンド１１４に到達して接地基準１１６に伝導されるまでサブストレート１１０の格子構造を通って移動し続ける。
【００２２】
別法としてガードバンド１１４のうちの１つまたは幾つかは、ガードバンド１１４に調整可能なバイアス用電圧を加えている電池、直流源またはその他の電流源などの調整可能な電圧源１２０と伝導性に結合させることがある。バイアス用電圧の変更または変化は、手作業ですることも自動式とすることも可能である。このバイアス用電圧は、フォトダイオードセル１０８からガードバンド１１４にドリフトする電子及び／または正孔をオフセットまたは排除するためにガードバンド１１４に加えることが可能である。例えばバイアス用電圧は、ガードバンド１１４の実効電荷または電気ポテンシャルを変化させることがある。ガードバンド１１４の実効電荷またはポテンシャルを変化させることによって、ガードバンド１１４の実効深さ及び／または幅が変動することがある。例えば、ガードバンド１１４に負のポテンシャルまたは電圧を加えると、ガードバンド１１４が引き寄せる正孔の数が少なくなり、これによりガードバンド１１４の実効深さ及び／または幅が実効的に小さくなることがある。これと逆に、ガードバンド１１４に正のポテンシャルまたは電圧を加えると、ガードバンド１１４が引き寄せる正孔の数が多くなり、これによりガードバンド１１４の実効深さ及び／または幅が大きくなることがある。例えば、フォトダイオードセル１０８が生成する電気的クロストークが概ね＋１０ミリボルトであれば、ガードバンド１１４に到達する電気的クロストークをオフセット及び／または中和するために電圧源１２０によってガードバンド１１４に対して概ね−１０ミリボルトのオフセットバイアス用電圧を供給することがある。
【００２３】
一実施形態ではそのフォトダイオードアセンブリ１００は、サブストレート１１０の入射側１０４に背面不活性化（ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）層１２２を含む。不活性化層１２２は、サブストレート１１０を化学的及び／または電気的に不活性化する層である。例えば不活性化層１２２は、入射側１０４を通ってサブストレート１１０内に不純物が拡散するのを防止するため、サブストレート１１０と入射側１０４にある別の化学種との間の化学反応を防止するため、かつ／または入射側１０４と別の体部の間の伝導性の接触を防止するために、サブストレート１１０上に拡散させることがある。不活性化層１２２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）及び／または窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、あるいは別の化学的及び／または電気的な不活性化物質の層として拡散させることがある。不活性化層１２２はさらに、フォトダイオードセル１０８内において光子を回収するために光子の伝達を促進することがある。不活性化層１２２の厚さは概ね０．０１マイクロメートル〜概ね５マイクロメートルとすることがある。別法として使用する厚さは、これより小さくすることも大きくすることもできる。二酸化ケイ素と窒化ケイ素の組み合わせを用いることもある。
【００２４】
図３〜１０は、フォトダイオードアセンブリの幾つかの実施形態に関する底面図及び断面図を表している。図３〜１０に示した実施形態は、図１及び２に示したフォトダイオードアセンブリ１００と同様に動作することがある。例えばフォトセンサアセンブリは、入射した放射を画像作成のために読み出される電気信号または電荷に変換するフォトダイオードセルを含む。フォトセンサアセンブリは、電子及び／または正孔の近隣フォトダイオードセル間でのドリフトを低減または排除しているガードバンド及び接地拡散領域を含む。フォトセンサアセンブリが含むフォトダイオード、ガードバンド及び／または接地拡散領域の数は図面に示した数より多いことがある。
【００２５】
図３は、フォトダイオードアセンブリ３００の一部分の一実施形態の上面図である。図４は、図３の線４−４で切って見たフォトダイオードアセンブリ３００の一部分の断面図である。フォトダイオードアセンブリ３００は、ｐドープ、ｎドープまたは真性ケイ素（Ｓｉ）のサブストレートなどの半導体サブストレート３０２を含む。一実施形態ではそのサブストレート３０２はｎドープの半導体サブストレートである。別法としてそのサブストレート３０２は、別の半導体材料から形成されることがある。
【００２６】
サブストレート３０２は、入射した放射を電気信号または電荷に変換するフォトダイオードセル３０４を含む。フォトダイオードセル３０４は、フォトダイオードセル３０４から成る一定間隔のアレイの形で配列させることがある。フォトダイオードセル３０４は、サブストレート３０２のドープしたボリューム３０６を含む、あるいはこれから形成されている。一実施形態ではそのサブストレート３０２のボリューム３０６は、サブストレート３０２内にドーパント接合を形成させるようにドープされることがあり、これらのドーパント接合がフォトダイオードセル３０４を形成する。一実施形態ではそのフォトダイオードセル３０４は、ホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントをサブストレート３０２のボリューム３０６内に拡散させてｐ／ｎ接合を形成することによって形成されている。別の実施形態ではそのフォトダイオードセル３０４は、別のアクセプタまたはｐ型ドーパントをサブストレート３０２内に拡散させることによって形成されている。別法としてそのフォトダイオードセル３０４は、サブストレート３０２からボリューム３０６を（例えば、エッチングによって）除去し、ボリューム３０６内にドープした半導体を被着させることによって形成されることがある。別の実施形態ではそのフォトダイオードセル３０４は、サブストレート３０２内にｎ型ドーパントを被着させることによって形成される。
【００２７】
図４には図示していないがフォトダイオードセル３０４は、フォトダイオードセル３０４が発生させた信号または電荷の取得及びこれを用いた画像作成を可能にするためにフォトダイオードセル１０８（図１参照）と同様に読み出しバスと伝導性に結合させることがある。フォトダイオードセル３０４は、フォトダイオードアセンブリ３００を用いて取得される画像の分解能を向上させるために互いにかなり近くに位置決めすることが可能である。フォトダイオードセル３０４の互いからの空間的分離を離間距離３２０によって表すことが可能である。一実施形態ではその近隣のフォトダイオードセル３０４間の離間距離３２０は、２５０マイクロメートルまたは９．８ミルを超えない。別の実施形態ではその離間距離３２０は、１５０マイクロメートルまたは５．９ミルを超えない。別法としてその離間距離３２０は、３０マイクロメートルまたは１．２ミルを超えない。同様にして別の離間距離３２０も企図される。
【００２８】
フォトダイオードアセンブリ３００は、個々のフォトダイオードセル３０４の外側周囲の周りに少なくとも部分的に延びる細長いガードバンド３０８を含む。ガードバンド３０８は、共通ドープの回収領域３１２、３１４を含む。本明細書で使用する場合の用語「共通ドープの（ｃｏｍｍｏｎｌｙ  ｄｏｐｅｄ）」は、フォトダイオードセルと同じタイプのドーパントまたは同じドーパントでドープしたサブストレートの部分またはボリュームを特定するために使用している。一例として、フォトダイオードセル３０４がサブストレート３０２のボリュームをホウ素（Ｂ）などのｐ型またはアクセプタのドーパントでドープすることによって形成されている場合、ホウ素（Ｂ）であるいは別のｐ型またはアクセプタのドーパントでドープしたサブストレート３０２のその他のボリュームのことを共通ドープのボリュームまたは領域と呼ぶことがある。他方、リン（Ｐ）であるいは別のｎ型またはドナーのドーパントでドープしたサブストレートのボリュームのことを異種ドープのボリュームまたは領域と呼ぶことがある。一実施形態ではそのガードバンドは、サブストレートの共通ドープ領域を含む。
【００２９】
回収領域３１２のことを水平領域と呼ぶことがあり、また回収領域３１４のことを垂直領域と呼ぶことがある。さらに本明細書で使用する場合の用語「水平」及び「垂直」は単に、サブストレート内の異なる拡散領域の向きを示しているに過ぎず、開示した主題の全実施形態の限定を意図したものではない。例えば回収領域３１２、３１４を別の方向に向かせることもある。図示した実施形態では回収領域３１２、３１４を互いに直交する向きとしているが、別法としてその回収領域３１２、３１４は互いに対して斜め向きとする（すなわち、９０度以外の角度に向ける）ことがある。例えば回収領域３１２、３１４は、横向き、あるいは互いに対して非平行の角度に向けることがある。
【００３０】
図示した実施形態では、共通ドープの回収領域３１２、３１４を互いから分離させている。図示した実施形態では、垂直回収領域３１４は第１の方向３２６に沿って近隣のフォトダイオードセル３０４の間に配置されており、また水平回収領域３１２は第２の直交方向すなわち垂直方向３２８で近隣のフォトダイオードセル３０４の間に配置されている。図３に示したように回収領域３１２、３１４は、回収領域３１２、３１４が互いに直接結合されないように（すなわち、領域３１２、３１４が互いに接しないように）離間させている。
【００３１】
ガードバンド３０８の回収領域３１２、３１４は、サブストレート３０２のドープしたボリューム３１０を含む、あるいはこれから形成されている。サブストレート３０２のボリューム３１０は、サブストレート３０２内にドーパント接合を形成させるようにｎ型またはｐ型ドーパントでドープされており、これらのドーパント接合が回収領域３１２、３１４を形成する。一実施形態では、回収領域３１２、３１４を形成するガードバンド３０８の個別で分離したセグメントは、フォトダイオードセル３０４と同じタイプのドーパントを拡散させることによって作成される。例えばフォトダイオードセル３０４、水平回収セグメント３１２及び垂直回収セグメント３１４は、サブストレート３０２のボリューム３０６及びボリューム３１０の中にホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントを拡散させることによって形成されることがある。別法としてその回収セグメント３１２、３１４は、サブストレート３０２からボリューム３１０を（例えば、エッチングによって）除去しボリューム３１０内にドープした半導体を拡散させることによって形成されることがある。
【００３２】
図示した実施形態では、フォトダイオードセル３０４の隅またはその近くに接地拡散領域３１８を配置させている。例えば接地拡散領域３１８は、方向３２６、３２８に対して斜めの角度となった方向に沿って近隣のフォトダイオードセル３０４の間に配置させることがある。ガードバンド３０８が正方形の形状を有する図３に示した実施形態では接地拡散領域３１８は、回収領域３１２、３１４によって正方形ガードバンド３０８の各辺が形成されるようにしてガードバンド３０８によって概して形成された正方形形状の各隅の位置に配置させることがある。別法としてガードバンド３０８は、六角形、八角形、三角形、円形、楕円形、平行四辺形その他など異なる形状を有することがある。
【００３３】
接地拡散領域３１８は、サブストレート３０２のｎ型またはｐ型ドーパントでドープしたボリュームを含む、またはこれから形成されている。一実施形態ではその接地拡散領域３１８は、サブストレート３０２内にドーパント接合を形成しているサブストレート３０２のドープしたボリュームを示している。接地拡散領域３１８は、フォトダイオードセル３０４及び／または回収領域３１２、３１４と反対電荷のドーパントを用いることによって形成されることがある。例えば、接地拡散領域３１８をサブストレート３０２のｎドープのボリュームから形成させことがある一方、フォトダイオードセル３０４及び回収領域３１２、３１４をサブストレート３０２のｐドープのボリュームから形成させている。
【００３４】
ガードバンド３０８はガードバンド１１４（図１参照）と同様に、ガードバンド１１４（図１参照）と同様の接地基準と伝導性に結合させることがある。例えば接地拡散領域３１８を信号接地基準と結合させることがあり、また回収領域３１２、３１４を接地拡散領域３１８と接合させることがある。別法として、接地拡散領域３１８と回収領域３１２、３１４の両方を共通の伝導性グランド電極と接合させることがある。回収領域３１２、３１４は、回収領域３１２、３１４と接地拡散領域３１８を互いに隣接して拡散させることによって接地拡散領域３１８と結合させることがある。別法としてまたは追加として、領域３１２、３１４、３１８の間の接続を金属化することによって回収領域３１２、３１４と拡散領域３１８を接触させる伝導性体部またはバスを設けることがある。
【００３５】
フォトダイオードセル３０４によって電気的クロストーク（すなわち、電子及び／または正孔）が発生することがある。クロストークの正孔は回収領域３１２、３１４及び／または接地拡散領域３１８までドリフトすることがある。一実施形態では、この正孔は回収領域３１２、３１４に引き寄せられるが、接地拡散領域３１８によって跳ね返される。接地拡散領域３１８によって跳ね返されることによって、正孔の少なくとも一部は回収領域の方に導かれることがある。クロストークの電子は接地拡散領域３１８までドリフトすることがある。正孔は、回収領域３１２、３１４を通して接地拡散領域３１８まで伝導させ、さらに電気接地基準まで伝導させることによって接地基準まで伝導される。電子は、接地拡散領域３１８を通して接地基準まで伝導させることによって接地基準まで伝導される。
【００３６】
図示した実施形態では、サブストレート３０２がフォトダイオードセル３０４との間を延びてガードバンド３０８をフォトダイオードセル３０４から分離させており、この際フォトダイオードセル３０４とガードバンド３０８の間に別の拡散領域または接合を全く配置させていない。例えばサブストレート３０２は、フォトダイオードセル３０４の外側周囲から、フォトダイオードセル３０４と近隣のフォトダイオードセル３０４の間に配置させたガードバンド３０８の回収領域３１２、３１４まで連続して延びることがある。「連続して延びる」ようにするとフォトダイオードセル３０４とガードバンド３０８の間でサブストレート３０２を、サブストレート３０２内でフォトダイオードセル３０４とフォトダイオードセル３０４を近隣のフォトダイオードセル３０４から分離させるガードバンド３０８との間にドープ領域、ドーパント接合及び／またはエッチングしたボリュームを全く配置させることなく配置することができる。サブストレート３０２は、ドープした追加のボリュームの中断や内包を伴うことなく、フォトダイオードセル３０４からガードバンド３０８まで延びることがある。フォトダイオードセル３０４を分離してこれからガードバンド３０８まで延びるサブストレート３０２のボリュームまたは区画のことを、サブストレート３０２の分離領域３１６と呼ぶことがある。電気的クロストークは分離領域３１６を通ってフォトダイオードセル３０４からガードバンド３０８まで伝わり、ガードバンド３０８によって信号接地基準に伝導されることがある。
【００３７】
ガードバンド３０８の幅を変更することによって、フォトダイオードセル３０４が発生させたクロストーク信号のうちのどれだけがガードバンド３０８により取り込まれて信号接地基準に伝導されるのかを変化させることが可能である。例えば幅寸法３２２は、サブストレート３０２のフィルム側３２４の位置におけるガードバンド３０８の水平及び／または垂直回収領域３１２、３１４の横幅またはサイズを示すことがある。幅寸法３２２を増加させることによって幅寸法３２２がより小さい場合と比べてより大きなクロストーク信号（すなわち、よりエネルギー量が大きいクロストーク信号）をガードバンド３０８に取り込ませることができる。一実施形態ではその幅寸法３２２は１００マイクロメートルまたは３．９ミルを超えない。別の実施形態ではその幅寸法３２２は、５０マイクロメートルまたは２．０ミルを超えない。別法としてその幅寸法３２２は、１マイクロメートルまたは０．０４ミルを超えない。信号接地基準に伝導されるクロストーク信号の規模を変更するように、接地拡散領域３１８のサイズも同様にして調整されることがある。
【００３８】
図５は、別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリ５００の一部分の上面図である。図６は、図５の線６−６で切って見たフォトダイオードアセンブリ５００の断面図である。フォトダイオードアセンブリ５００はフォトダイオードアセンブリ１００（図１参照）と同様に、ｐドープ、ｎドープまたは真性半導体のサブストレートなどの半導体サブストレート５０２を含む。一実施形態ではそのサブストレート５０２はｎドープのケイ素（Ｓｉ）サブストレートである。
【００３９】
サブストレート５０２は、ｎ型またはｐ型ドーパントでドープしたサブストレート５０２のボリューム５０６を含んだまたはこれから形成されたフォトダイオードセル５０４を含む。一実施形態ではそのフォトダイオードセル５０４は、サブストレート５０２のｐドープのボリューム５０６から形成されている。フォトダイオードセル５０４は、フォトダイオードセル５０４が発生させた信号または電荷の取得及び画像作成のための使用を可能にするようにフォトダイオードセル１０８（図１参照）と同様に読み出しバスと伝導性に結合させることがある。
【００４０】
フォトダイオードアセンブリ５００は、個々のフォトダイオードセル５０４の外側周囲の周りに少なくとも部分的に延びる包囲式ガードバンド５０８を含む。図示した実施形態では、ガードバンド５０８はフォトダイオードセル５０４の外側周囲の周りに連続して延びている。一実施形態ではガードバンド５０８は、サブストレート５０２の共通ドープのボリュームを含む。例えばガードバンド５０８は、フォトダイオードセル５０４と同じドーパントまたは同じタイプのドーパントでドープしたサブストレート５０２のボリューム５１０を含むこと、あるいはこれから形成されることがある。共通ドープのボリュームのことを回収領域と呼ぶことがある。
【００４１】
ガードバンド５０８は、近隣のフォトダイオードセル５０４の間にガードバンド５０８が配置されるようにフォトダイオードセル５０４を囲繞することがある。図示した実施形態ではガードバンド５０８は、共通ドープの回収領域５１２と共通ドープの相互接続領域５１６とを含む。回収領域５１２、５１４は、フォトダイオードセル５０４の作成に使用したのと同じタイプのドーパントから形成し得る水平及び垂直回収領域５１２、５１４を含む。例えばフォトダイオードセル５０４及び回収領域５１２、５１４はサブストレート５０２内にホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントを拡散させることによって形成されることがある一方、接地拡散領域５１８はサブストレート５０２内にリン（Ｐ）などのｎ型ドーパントを拡散させることによって形成される。
【００４２】
サブストレート５０２は、フォトダイオードセル５０４及び／または回収領域及び相互接続領域５１２、５１４、５１６の作成に使用したドーパント（複数のこともある）と異なるまたは反対電荷のドーパントをドープしたサブストレート５０２のボリュームを含んだ接地拡散領域５１８を含む。例えば接地拡散領域５１８は、サブストレート５０２内にｎ型ドーパント（リンなど）を拡散させることによって形成されることがある。接地拡散領域５１８は電気接地基準と伝導性に結合させることがある。例えば、１つまたは複数の伝導性グランド電極によって接地拡散領域５１８を接地基準と伝導性に結合させることがある。
【００４３】
フォトダイオードアセンブリ３００（図３参照）と異なり、ガードバンド５０８の回収領域５１２、５１４は互いに結合させている。例えば回収領域５１２、５１４は、回収領域５１２、５１４と相互接続領域５１６によってフォトダイオードセル５０４を取り囲む連続体部が形成されるようにガードバンド５０８の相互接続領域５１６によって互いに結合させている。相互接続領域５１６は、水平回収領域５１２と垂直回収領域５１４を接合させる水平及び／または垂直回収領域５１２、５１４の延長部とすることがある。図５に示したように相互接続領域５１６は一実施形態では、水平領域５１２、垂直領域５１４及び相互接続領域５１６が（図５に示したように）接地拡散領域５１８を全体的に取り囲むように回収領域５１２、５１４を結合させている。
【００４４】
サブストレート５０２は図３に示したフォトダイオードアセンブリ３００と同様に、フォトダイオードセル５０４との間を延びてガードバンド５０８をフォトダイオードセル５０４から分離している。サブストレート５０２は、フォトダイオードセル５０４の外側周囲から、フォトダイオードセル５０４を少なくとも部分的に囲繞すると共にフォトダイオードセル５０４を近隣のフォトダイオードセル５０４から分離しているガードバンド５０８の回収領域及び相互接続領域５１２、５１４、５１６まで連続して延びることがある。
【００４５】
接地拡散領域５１８もフォトダイオードアセンブリ３００（図３参照）と同様に、信号接地基準と伝導性に結合させることがある。相互接続領域５１６は、接地拡散領域５１８と相互接続領域５１８の間の界面によってドーパント接合が形成されるようにして接地拡散領域５１８に当接させるまたはこれに重ねることがある。フォトダイオードセル５０４からの電気的クロストーク信号は、サブストレート５０２を通って水平及び／または垂直回収領域５１２、５１４まで伝導されることがある。回収領域５１２、５１４は、サブストレート５０２と比べてより伝導性が高くなるようにドープされることがある。このため回収領域５１２、５１４内のクロストーク信号を、相互接続領域５１６を介して接地拡散領域５１８まで伝導することができる。次いで接地拡散領域５１８はこのクロストーク信号を接地基準まで伝導することができる。
【００４６】
図７は、別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリ７００の一部分の上面図である。図８は、図８の線８−８で切って見たフォトダイオードアセンブリ７００の断面図である。フォトダイオードアセンブリ７００はフォトダイオードアセンブリ１００（図１参照）と同様に、ｐドープ、ｎドープまたは真性半導体のサブストレートなどの半導体サブストレート７０２を含む。一実施形態ではそのサブストレート７０２はｎドープのケイ素（Ｓｉ）サブストレートである。
【００４７】
サブストレート７０２は、ｎ型またはｐ型ドーパントでドープしたサブストレート７０２のボリューム７０６を含んだまたはこれから形成されたフォトダイオードセル７０４を含む。一実施形態ではそのフォトダイオードセル７０４は、サブストレート７０２のｐドープのボリューム７０６から形成されている。フォトダイオードセル７０４は、フォトダイオードセル７０４が発生させた信号または電荷の取得及び画像作成のための使用を可能にするようにフォトダイオードセル１０８（図１参照）と同様に読み出しバスと伝導性に結合させることがある。
【００４８】
フォトダイオードアセンブリ７００は、個々のフォトダイオードセル７０４の外側周囲の周りで少なくとも部分的に延びる個々のセルガードバンド７０８を含む。ガードバンド７０８はガードバンド１０８、３０８、５０８（図１、３及び５参照）と同様に、個々のフォトダイオードセル７０４を互いに分離させている。図示した実施形態ではガードバンド７０８は、細長い共通ドープの回収領域７１２、７１４を含む。回収領域７１２、７１４は、水平回収領域７１２と垂直回収領域７１４を含む。上で記載したように共通ドープの回収領域７１２、７１４は、フォトダイオードセル７０４の形成に使用したドーパント（すなわち、ｐ型ドーパント）と同じタイプのまたは同じ電荷のドーパントを拡散させることによって形成することが可能である。
【００４９】
フォトダイオードアセンブリ７００はさらに、細長い内部接地拡散領域７１６と接地拡散領域７１８を含む。接地拡散領域７１６、７１８は、回収領域７１２、７１４及び／またはフォトダイオードセル７０４の形成に使用したドーパント（複数のこともある）と異なるタイプまたは反対電荷のドーパントをドープしたサブストレート７０２のボリュームを含む。例えば接地拡散領域７１６、７１８は、サブストレート７０２のｎドープのボリュームとして形成されることがある。一実施形態ではその接地拡散領域７１６、７１８は一括して、アセンブリ７００の信号接地基準と結合させている。図７に示したように細長い内部接地拡散領域７１６は、接地拡散領域７１６、７１８が図７に示したフォトダイオードセル７０４のそれぞれを取り囲むように接地拡散領域７１８を相互接続している。
【００５０】
回収領域７１２、７１４は、相互接続領域７１６の相対する側に配置させている。例えば相互接続領域７１６は、１対の水平回収領域７１２となった水平回収領域７１２の間に並びに１対の垂直回収領域７１４となった垂直回収領域７１４の間に配置させることがある。図７に示したように、水平回収領域７１２の各対及び垂直回収領域７１４の各対は、相互接続領域７１６と比べてフォトダイオードセル７０４のより近くに配置された１つの水平または垂直回収領域７１２、７１４と、相互接続領域７１６と比べてフォトダイオードセル７０４からより遠くに配置された１つの水平または垂直回収領域７１２、７１４と、を含む。
【００５１】
図示した実施形態では接地拡散領域７１８は、各フォトダイオードセル７０４の外側周囲に沿って互いから離間させている。相互接続領域７１６は、フォトダイオードセル７０４の周りに延びた接地拡散領域７１８の間に延びてこれを結合させることがある。内部回収領域７１２、７１４は、近隣の接地拡散領域７１８の間を延びてこれを結合させることが可能である。図示した実施形態では、内部回収領域７１２、７１４は互いに接合されていない。別法としてその接地拡散領域７１８は、相互接続領域７１６、水平回収領域７１２及び／または垂直回収領域７１４のうちの１つまたは幾つかから脱結合される、すなわち空間的に分離されることがある。図７に示したように、接地拡散領域７１８と相互接続領域７１６がフォトダイオードセル７０４及び内部回収領域７１２、７１４を少なくとも部分的に取り囲んでいる。例えば内部回収領域７１２、７１４は、相互接続領域７１６とフォトダイオードセル７０４の間に配置されている。
【００５２】
サブストレート７０２はフォトダイオードセル７０４との間に連続して延びてガードバンド７０８の水平回収領域７１２及び垂直回収領域７１４をフォトダイオードセル７０４から分離させることがある。例えばサブストレート７０２は、サブストレート７０２の内部でその間にドープした領域または接合を全く配置させることなくフォトダイオードセル７０４の外側周囲から内部回収領域７１２、７１４まで連続して延びることがある。内部回収領域７１２、７１４は相互接続領域７１６から離間させている。例えばサブストレート７０２は、水平回収領域７１２の間に連続して延びてこれを相互接続領域７１６から分離し、かつ垂直回収領域７１４の間に連続して延びてこれを相互接続領域７１６から分離することがある。
【００５３】
接地拡散領域７１８は、フォトダイオードセル７０４から信号接地基準までドリフトする電子の伝導のために信号接地基準と伝導性に結合させることがある。ガードバンド７０８は、接地拡散領域７１８と結合させることがある。このためフォトダイオードセル７０４からドリフトした正孔は、水平回収領域及び垂直回収領域７１２、７１４内をドリフトしてこの中で回収されることがある。フォトダイオードセル７０４からのクロストーク信号は、サブストレート７０２を通って内部水平及び／または垂直回収領域７１２、７１４まで伝導されることがある。内部回収領域７１２、７１４内のクロストーク信号は、接地拡散領域７１８を介して信号接地基準まで伝導されることがある。別法としてクロストーク信号の少なくとも一部は水平及び／または垂直回収領域７１２、７１４から相互接続領域７１６に伝導され、また相互接続領域７１６から接地拡散領域７１８を介して信号接地基準まで伝導されることがある。
【００５４】
図９は、別の実施形態によるフォトダイオードアセンブリ９００の一部分の上面図である。図１０は、図９の線１０−１０で切って見たフォトダイオードアセンブリ９００の断面図である。フォトダイオードアセンブリ９００はフォトダイオードアセンブリ１００（図１参照）と同様に、ｐドープ、ｎドープまたは真性半導体のサブストレートなどの半導体サブストレート９０２を含む。一実施形態ではそのサブストレート９０２はｎドープのケイ素（Ｓｉ）サブストレートである。
【００５５】
サブストレート９０２は、ｎ型またはｐ型ドーパントでドープしたサブストレート９０２のボリューム９０６を含んだまたはこれから形成されたフォトダイオードセル９０４を含む。一実施形態ではそのフォトダイオードセル９０４は、サブストレート９０２のｐドープのボリューム９０６から形成されている。フォトダイオードセル９０４は、フォトダイオードセル９０４が発生させた信号または電荷の取得及び画像作成のための使用を可能にするようにフォトダイオードセル１０８（図１参照）と同様に読み出しバスと伝導性に結合させることがある。
【００５６】
フォトダイオードアセンブリ９００は、個々のフォトダイオードセル９０４の外側周囲の周りで少なくとも部分的に延びる同心性のガードバンド９０８を含む。ガードバンド９０８はガードバンド１０８、３０８、５０８、７０８（図１、３、５及び７参照）と同様に、個々のフォトダイオードセル９０４を互いから分離させている。図示した実施形態ではガードバンド９０８は、フォトダイオードセル９０４を取り囲んだ共通ドープの内部回収領域９１２を含む。内部回収領域９１２は異種ドープの接地拡散領域９１４で取り囲んでいる。別法として、その内部回収領域９１２はフォトダイオードセル９０４全体を内部回収領域９１２が取り囲まないようにして分離、ギャップまたは中断を含むことがあり、かつ／または接地拡散領域９１４は内部回収領域９１２全体を接地拡散領域９１４が取り囲まないようにして分離、ギャップまたは中断を含むことがある。
【００５７】
内部回収領域９１２は、フォトダイオードセル９０４の生成に使用したのと同じタイプのドーパント（すなわち、ｐ型ドーパント）から形成されることがある一方、接地拡散領域９１４はその反対のドーパント（すなわち、ｎ型ドーパント）から形成されることがある。上で記載したように、領域９１２、９１４のうちの１つまたは幾つかは、サブストレート９０２のボリューム内にドーパントを拡散させること及び／またはサブストレート９０２をエッチングしてサブストレート９０２内にドープした半導体を拡散させることによって形成されることがある。
【００５８】
図示した実施形態では内部回収領域９１２は、サブストレート９０２によって拡散バンド領域９１４から離間させている。例えばサブストレート９０２は、拡散バンド領域９１４との間を連続して延びて内部回収領域９１２を拡散バンド領域９１４から分離させることがある。別法として内部回収領域９１２のうちの１つまたは幾つかを拡散バンド領域９１４のうちの１つまたは幾つかと当接させるまたは接触させることがある。サブストレート９０２は、フォトダイオードセル９０４との間を連続して延びてガードバンド９０８をフォトダイオードセル９０４から分離させることが可能である。例えばサブストレート９０２は、サブストレート９０２内でフォトダイオードセル９０４と回収領域９１２の間にドーパント拡散領域やドーパント接合を伴うことなくフォトダイオードセル９０４の外側周囲からガードバンド９０８の内部回収領域９１２まで連続して延びることがある。
【００５９】
一実施形態では回収領域９１２及び接地拡散領域９１４は、フォトダイオードセル９０４から接地基準までドリフトする電子及び／または正孔を伝導させるように接地基準と伝導性に結合させることがある。例えば接地拡散バンド領域９１４は、信号接地基準と結合させた電極と伝導性に結合させることがある。回収領域９１２は、接地拡散バンド領域９１４と接合させること、かつ／または接地拡散バンド領域９１４を接地基準に結合している同じ電極と伝導性に結合させることがある。フォトダイオードセル９０４を出るようにドリフトする正孔は、回収領域９１２によって回収されて接地基準に伝達されることがある。フォトダイオードセル９０４を出てドリフトする電子は、接地拡散領域９１４によって回収されて接地基準に伝達されることがある。
【００６０】
図１１は、フォトダイオードアセンブリを提供するための方法１１００の一実施形態の流れ図である。本方法１１００は、上述したフォトセンサアセンブリ１００、３００、５００、７００、９００（図１、３、５、７及び９参照）のうちの１つまたは幾つかの製作に使用されることがある。１１０２では、サブストレートが用意される。例えば、サブストレート１１０、３０２、５０２、７０２、９０２（図１、３、５、７及び９参照）のうちの１つまたは幾つかなどの半導体サブストレートが用意されることがある。
【００６１】
１１０４では、１つまたは複数のフォトダイオードセルを形成するようにサブストレート内に第１のドーパントが拡散される。例えば、フォトダイオードセルを形成するようにサブストレート内にホウ素（Ｂ）などのｐ型ドーパントを拡散させることがある。フォトダイオードセルは一定間隔のグリッドまたはアレイの形に配列させることがある。
【００６２】
１１０６では、サブストレート内に第１のドーパントを拡散させてガードバンドの第１の部分を形成させる。例えばサブストレート内にはフォトダイオードセルから離間させた１つまたは複数の箇所で、第１のドーパントあるいはフォトダイオードセルの形成に使用したドーパントと同じ電荷種別のドーパントを拡散させて回収領域を形成させている。フォトダイオードセルから離間させたこれらの箇所に第１のドーパントを拡散させてガードバンドの第１の部分が形成される。フォトダイオードセルとガードバンドの第１の部分とは、サブストレートをマスキングし、フォトダイオードセルとガードバンドの第１の部分に対応する異なるエリアに第１のタイプのドーパントを拡散させることによって同時に形成されることがある。
【００６３】
１１０８では、サブストレートの接地拡散領域を形成するようにサブストレート内に第２の反対電荷のドーパントを拡散させている。例えば、第１のドーパントの電荷と反対電荷を有する第２のドーパントをサブストレート内に拡散させている。この第２のドーパントはリン（Ｐ）などｎ型ドーパントとすることが可能である。一実施形態ではその第２のドーパントは、ガードバンドの第１のドーパントから形成された部分と比べてフォトダイオードセルからより遠くに配置させたサブストレートの箇所に拡散させている。
【００６４】
１１１０では、フォトダイオードセルを読み出し電極と伝導性に結合させる。例えばフォトダイオードセルは、読み出し電子回路と伝導性に結合させた電極に結合させることがある。上で記載したようにこの読み出し電子回路によって、画像の作成のために入射する放射がフォトダイオードセルに当たるときにフォトダイオードセルが形成する電荷のサイズまたは規模を決定することが可能である。
【００６５】
１１１２では、ガードバンド及び接地拡散領域を接地基準と伝導性に結合させる。例えば、ガードバンド及び／または回収領域に対して１つまたは複数の電極を結合させることがある。半導体サブストレート内部で電極を接地基準と接合させることが可能である。フォトダイオードセルからの電気的クロストークを接地基準まで伝達するために、これらの電極は信号接地基準と伝導性に結合させている。例えばガードバンドは、フォトダイオードセルからドリフトする電気的クロストークを電気的クロストークが近隣のフォトダイオードセルに到達する前にガードバンドによって接地基準に伝導させるようにフォトダイオードセルの間に配置させることがある。
【００６６】
１つまたは複数の実施形態では、フォトダイオードアセンブリを提供するための方法を開示する。本方法は、本明細書で開示している図１〜１０に示したフォトセンサアセンブリ１００、３００、５００、７００、９００のうちの１つまたは複数の製作に使用されることがある。本方法は、ｐ型やｎ型ドーパントをドープさせ得るサブストレートを用意するステップを含む。フォトダイオードセルは、サブストレート内にドーパントを拡散させることによってサブストレート内に形成される。フォトダイオードセルの形成に用いるドーパントは、サブストレート内のドーパントと反対電荷のドーパントとすることがある。例えば、サブストレートにｎ型ドーパントをドープした場合には、フォトダイオードセルへの拡散にｐ型ドーパントを用いることがある。
【００６７】
本方法はさらに、サブストレート内でフォトダイオードセルの周りにガードバンドを形成するステップを含む。このガードバンドは個々のフォトダイオードセルを互いから分離させている。このガードバンドは、サブストレート内に２つ以上の異なるタイプのドーパントを拡散させることによって設けられることがある。一実施形態ではそのガードバンドは、サブストレート内で近隣のフォトダイオードセル間に共通ドープの領域と異種ドープの領域の両方を形成することによって設けられる。例えばガードバンドは、サブストレートのボリュームにフォトダイオードセルと異なるドーパントまたは異なるタイプのドーパントを拡散させること並びに異種ドープの領域と共通ドープの領域を伴うフォトダイオードセルの間にサブストレートのボリュームを拡散させることによって設けられることがある。図１〜１０に示したように、フォトダイオードセルとガードバンドに関して様々な配列及びパターンを用いることができる。
【００６８】
ガードバンドは、あるフォトダイオードセルからのクロストーク信号の近隣フォトダイオードセルへのドリフトを防止、禁止あるいは大幅に低減する。ガードバンドの異種ドープのボリュームは信号接地基準と伝導性に結合させることが可能である。ガードバンドの共通ドープのボリュームは、フォトダイオードセルと異種ドープのボリュームの間に配置させている。共通ドープのボリュームは、フォトダイオードセルが発生させるクロストーク信号を回収することが可能である。このクロストーク信号は、共通ドープのボリュームから異種ドープのボリュームまで伝達され、ここでクロストーク信号は信号接地基準まで伝導されることがある。
【００６９】
上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、具体的な状況や材料を本明細書に開示した主題の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書内に記載した材料の寸法及びタイプが本主題の１つまたは複数の実施形態のパラメータを規定するように意図していても、これらの実施形態は決して限定ではなく実施形態の例示にすぎない。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。本明細書に記載した主題の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、これらはその対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。
【００７０】
この記載では、記載した主題の幾つかの実施形態（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び方法の実行を含む開示した実施形態の実施を可能にするために例を使用している。本主題の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にある。
【符号の説明】
【００７１】
１００  フォトダイオードアセンブリ
１０２  放射
１０４  入光側
１０６  アレイ
１０８  フォトダイオードセル
１１０  半導体サブストレート
１１２  サブストレートの背側
１１４  ガードバンド
１１６  信号接地基準
１２２  不活性化層
２００  読み出し電極
２０２  伝導性バス
３００  フォトダイオードアセンブリ
３０２  半導体サブストレート
３０４  フォトダイオードセル
３０６  ドープしたボリューム
３０８  ガードバンド
３１２  共通ドープの回収領域
３１４  共通ドープの回収領域
３１６  分離領域
３１８  接地拡散領域
３２０  離間距離
３２２  幅寸法
３２６  第１の方向
３２８  第２の方向
５００  フォトダイオードアセンブリ
５０２  サブストレート
５０４  フォトダイオードセル
５０６  ｎ型またはｐ型ドーパントでドープしたボリューム
５０８  ガードバンド
５１０  ボリューム
５１２  回収領域
５１４  回収領域
５１６  相互接続領域
５１８  接地拡散領域
７００  フォトダイオードアセンブリ
７０２  半導体サブストレート
７０４  フォトダイオードセル
７０６  ボリューム
７０８  ガードバンド
７１２  水平回収領域
７１４  垂直回収領域
７１６  相互接続領域
７１８  接地拡散領域
９００  フォトダイオードアセンブリ
９０２  半導体サブストレート
９０４  フォトダイオードセル
９０６  ボリューム
９０８  ガードバンド
９１２  内部回収領域
９１４  接地拡散領域
１１００  フォトダイオードアセンブリを提供するための方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012124481.tif 000010
【図９】
2012124481.tif 000011
【図１０】
2012124481.tif 000012
【図１１】
2012124481.tif 000013
【外国語明細書】
2012124481000001.pdf