DE4116694A1 - Mit einer fotodiode versehene halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Mit einer fotodiode versehene halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode, die als Lichtempfangsteil in einem ladungsspeichernden Lichtsensor dient, und insbesondere einen Fotodiodensensor mit verminderter Sperrschichtkapazität und verstärkter Sensorempfindlichkeit, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit einer Halbleitervorrichtung, die mit einer Fotodiode mit einem pn-Übergang versehen ist, muß die Sperrschichtkapazität der Fotodiode verringert werden. Für diesen Zweck sind verschiedene Maßnahmen bekannt.
Zunächst soll jedoch der Zusammenhang zwischen der von dem Fotodiodenaufbau abhängenden Sperrschichtkapazität und der Empfindlichkeit erläutert werden. Als Beispiel diene eine Lichtenergie-Detektorschaltung in einem ladungsspeichernden Lichtsensor, bei dem eine Fotodiode als Lichtempfangsteil verwendet wird. Bekannte Lichtenergie-Detektorschaltungen in ladungsspeichernden Lichtsensoren können grob in die beiden folgenden Typen unterteilt werden:
Der eine Typ, der einen Schaltungsaufbau gemäß Fig. 4(a) hat, speichert eine Ladung für eine gewisse Zeitspanne und erfaßt die Ladungsmenge als Spannung. Schaltungen dieser Art werden bei Festkörper-MOS-Bildsensoren verwendet.
Der andere Typ, der einen Schaltungsaufbau gemäß Fig. 5(a) hat, miß die Zeitspanne, die bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung vergeht.
Der erstere Typ mit dem Schaltungsaufbau gemäß Fig. 4(a) arbeitet gemäß dem in Fig. 4(b) gezeigten Zeitdiagramm. Vor einem Zeitpunkt T₁ ist ein Transistor 16 leitend. Zu dieser Zeit ist die Sperrschichtkapazität in einer Fotodiode 15 einer Sperrspannung ausgesetzt, und Ladung wird gespeichert. Der Transistor 16 wird dann zum Zeitpunkt t₁ gesperrt und zum Zeitpunkt t₂ wieder leitend geschaltet. In der Fotodiode 15 wird eine Ladung erzeugt, die der in der Zeit T=t₂-t₁ empfangenen Lichtenergie entspricht, und ein entsprechender Teil der in der Sperrschichtkapazität 18 der Fotodiode 15 gespeicherten Ladung wird entladen.
Wenn der Transistor 16 zum Zeitpunkt t₂ leitend geschaltet wird, fließt über einen Ladewiderstand 17 ein Strom, der die Sperrschichtkapazität 18 der Fotodiode 15 auflädt. Eine Ausgangsspannung V erreicht in dieser Zeit einen Maximalwert V₀, wie es in Fig. 4(b) dargestellt ist. Der Maximalwert V₀ der Ausgangsspannung ist durch folgende Gleichung gegeben:
V₀ = i × T/(C₁ + C₂) (1)
wobei i der der Lichtenergie entsprechende fotoelektrische Strom, C₁ die Sperrschichtkapazität 18 in der Fotodiode 15 und C₂ eine parasitäre Kapazität 19 der Schaltung sind.
Der zweite, in Fig. 5(a) gezeigte Schaltungstyp arbeitet nach dem Zeitdiagramm von Fig. 5(b). Bei dieser Schaltung kehrt sich das Ausgangssignal V₂ eines Vergleichers 20 um, wenn eine Spannung V₁ an seinem einen Eingang gleich einer Bezugsspannung Vref am anderen Eingang des Vergleichers 20 wird. Die Zeit T=(t₂-t₁) zwischen dem Startzeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂, zu dem sich das Ausgangssignal des Vergleichers 20 umkehrt, wird gemessen. Diese Zeit T kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
T = (C₁ + C₂) × Vref/i (2)
Durch Messen der Spannung V₀ im ersteren Fall und der Zeit T im letzteren Fall erhält man den der Lichtenergie entsprechenden fotoelektrischen Strom i und kann so die Lichtenergie erfassen. Die Empfindlichkeit eines solchen Lichtsensors kann durch Anheben des Wertes V₀ relativ zu einer gegebenen Lichtenergie in Gleichung (1) bzw. durch Kürzen der Zeit T relativ zu einer gegebenen Lichtenergie in Gleichung (2) erhöht werden.
In beiden Fällen kann der fotoelektrische Strom i relativ zu einer gegebenen Lichtenergie erhöht werden, und C₁+C₂ kann vermindert werden. Die parasitäre Kapazität C₂, die von dem Schaltungsaufbau abhängt, läßt sich jedoch nicht unter den minimalen Grenzwert verringern. Zum Erhöhen des fotoelektrischen Stroms i ist eine Ausdehnung der Lichtempfangsfläche die effektivste Maßnahme, jedoch verringert sie die Auflösung des Lichtsensors und ist deshalb unerwünscht. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Lichtsensors muß daher die Sperrschichtkapazität C₁ der Fotodiode verringert werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a), (b) und (c) soll nun der herkömmliche Aufbau einer Fotodiode mit einem pn-Übergang erläutert werden. Fig. 3(a) ist eine schematische Draufsicht, Fig. 3(b) ein Querschnitt längs der Linie A-A′ in Fig. 3(a) und Fig. 3(c) ein vergrößerter Ausschnitt von Fig. 3(b). Wenn als eine Schicht 9 eines ersten Leitungstyps mit geringer Konzentration ein n-leitendes Siliziumsubstrat verwendet wird, dann wird ein Dotierstoff wie P (Phosphor) in einen nicht-aktiven Bereich der Oberfläche des Substrats diffundiert, um eine Zone 8 des ersten Leitungstyps zu bilden. Dabei handelt es sich um eine n-leitende Halbleiterzone hoher Konzentration, die dazu dient, die einzelnen Sensoren voneinander zu isolieren, die in aktiven Zonen in Form isolierter Inseln angeordnet sind. In die aktiven Zonen wird B (Bor) als Dotierstoff diffundiert, was zur Bildung von Zonen 13 des zweiten Leitungstyps, also p-leitenden Halbleiterzonen führt. Die Zone 8 des ersten Leitungstyps mit hoher Konzentration und die Schicht 9 des ersten Leitungstyps mit niedriger Konzentration umgeben die Zonen 13 des zweiten Leitungstyps, die jeweils einen Sensor darstellen. Während in diesem Fall die Zone 8 und die Schicht 9 beide vom ersten Leitungstyp sind, wird die Zone 8 normalerweise auf eine hohe Konzentration gesetzt, um die Sensoren zu isolieren, und die Schicht 9 auf eine niedrige Konzentration.
Wenn an eine Fotodiode eine Sperrvorspannung angelegt wird, bilden sich an den pn-Übergangsflächen Verarmungszonen 14 aus. Bei herkömmlichen Fotodioden nehmen die Zonen 13 den gesamten Bereich der Lichtempfangsteile mit Ausnahme der zur Isolierung verwendeten Zonen ein, während die Fotodiode unter Ausnutzung des pn-Übergangs zwischen der Zone 13 des zweiten Leitungstyps und derZone 8 bzw. der Schicht 9 des ersten Leitungstyps gebildet wird.
Daher ist bei herkömmlichen Fotodioden die Sperrschichtkapazität C₁ proportional dieser Fläche des pn-Übergangs und damit abhängig von der Größe des Lichtempfangsteils. Zur Verringerung von C₁ ist ein anderer, in Fig. 6 gezeigter Aufbau bekannt. Bei diesem Aufbau ist zur Verminderung der Fläche des pn-Übergangs und damit zur Reduzierung von C₁ eine Zone 21 des zweiten Leitungstyps in Ringform ausgebildet.
Dieser Aufbau hat jedoch dimensionsmäßige Beschränkungen, da es sehr schwierig ist, die Breite d kleiner als 1 µm zu machen. Außerdem sind zur Ausbildung der Zone 21 wie bei dem bekannten Aufbau von Fig. 3 ein Maskierungsschritt und ein Schritt zum Einbringen des Dotierstoffs erforderlich.
Wie die vorangegangene Erläuterung des Standes der Technik zeigt, ist zur Erhöhung der Empfindlichkeit bei einem Lichtssensor die Verringerug der Sperrschichtkapazität C₁ einer Fotodiode erforderlich. Bei herkömmlichen Fotodioden führt jedoch die Verringerung der Fläche des pn-Übergangs zur Verminderung der Sperrschichtkapazität C₁ zu einer reduzierten Lichtempfangsfläche, was schließlich den fotoelektrischen Strom i verringert. Daher kann auf diese Weise eine Verbesserung der Empfindlichkeit eines Lichtsensors nicht erwartet werden.
Das Anordnen der Zonen des zweiten Leitungstyps in Ringform führt auch zu einer beschränkten Reduzierung der Fläche des pn-Übergangs. Die in diesem Fall erforderlichen Herstellungsschritte können mehr sein als wenn keine Ringform eingesetzt wird, aber niemals weniger.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorgenannten Probleme des Standes der Technik eine Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode zu schaffen, die eine verringerte Sperrschichtkapazität aufweist, ohne daß der fotoelektrische Strom verringert wird, um die Empfindlichkeit eines Lichtsensors zu erhöhen. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleitervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Da bei dieser Lösung die Zone des zweiten Leitungstyps, die angrenzend an die unteren geneigten Teile der Kanten lokaler Oxidfilme für die Elementisolation in der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, eine niedrige Konzentration und eine sehr geringe Größe aufweist, ist die Fläche des pn-Übergangs zwischen der Zone des zweiten Leitungstyps und der Zone bzw. Schicht des ersten Leitungstyps minimal. Aufgrund des genannten Aufbaus ist zwar die Größe der Zone des zweiten Leitungstyps gering, die Lichtempfangsfläche ist jedoch nicht verringert, da die Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps den Lichtempfangsteil bildet. Das Verhältnis von pn-Übergangsfläche zu Lichtempfangsfläche kann daher kleiner gemacht werden, wodurch die Sperrschichtkapazität verringert wird, ohne den fotoelektrischen Strom zu verringern. Dies ermöglicht die Herstellung einer Fotodiode mit einem empfindlicheren Lichtsensor.
Bei der Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode gemäß der Erfindung werden die Ladungsträger, die durch in die Verarmungsschicht der pn-Übergangsfläche gestrahltes Licht bei Vorspannung in Sperrichtung erzeugt werden, nahezu zu 100% in einen fotoelektrischen Strom umgesetzt, weil in der Verarmungszone eine starkes elektrisches Feld herrscht. Die in anderen Bereichen als der Verarmungsschicht erzeugten Ladungsträger werden aufgrund von Diffusion zu einem fotoelektrischen Strom. Bei diesem Fotodiodenaufbau nimmt daher der Umwandlungswirkungsgrad des fotoelektrischen Stroms ab, weil die Fläche der Verarmungsschicht geringer ist als bei herkömmlichen Fotodioden. Da jedoch die Diffusionslänge der Ladungsträger in der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps geringer Konzentration (eine Störstellenkonzentration von annähernd 1×10¹⁵ cm-3) bei mehr als 500 µm gehalten wird, kann aufgrund der Diffusion ein ausreichender fotoelektrischer Strom fließen, wenn die Größe des Lichtsensors annähernd 100 µm beträgt. Daher nimmt der fotoelektrische nicht merkbar ab. Auf diese Weise kann also, weil die Sperrschichtkapazität verringert wurde, die Empfindlichkeit des Lichtsensors bei einer Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode gemäß der Erfindung verbessert werden.
Wenn die Zone des zweiten Leitungstyps in Ringform längs den Siliziumoxidfilmen für die Elementisolierung ausgebildet wird, diffundieren die in der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps mit geringer Konzentration erzeugten Ladungsträger in andere Zonen, wodurch Leckströme verhindert werden.
Bei Zonen jeden Leitungstyps in herkömmlichen Fotodioden wird die Zone des zweiten Leitungstyps über dem gesamten Lichtempfangsteil ausgebildet, und der pn-Übergang entsteht an der Grenzfläche zwischen der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps und dem unteren Teil der Zone des zweiten Leitungstyps, was eine Reduzierung der pn-Übergangsfläche begrenzt und die Anzahl erforderlicher Herstellungsschritte erhöht. Da andererseits das Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung einen Schritt der Maskierung von Bereichen der Oberfläche der Schicht des ersten Leitungstyps mit Ausnahme der vorbestimmten Bereiche, die zur Ausbildung von lokalen Oxidfilmen zur Elementisolierung gedacht sind, einen Schritt zur Ioneninjektion von Dotierstoff des zweiten Leitungstyps in die vorbestimmten Bereiche und einen Wärmebehandlungsschritt zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme umfaßt, kann eine Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode, die eine deutlich verringerte Sperrschichtkapazität aufweist, mit weniger Herstellungsschritten gefertigt werden.
Zunächst wird ein Dotierstoff des zweiten Leitungstyps durch Ioneninjektion lediglich in die vorbestimmten Zonen eingebracht, an denen lokale Oxidfilme für die Elementisolation ausgebildet werden sollen. Diese lokalen Oxidfilme werden in den Zonen durch Wärmeoxidation hergestellt. Der Dotierstoff des zweiten Leitungstyps diffundiert dabei in großer Menge in die lokalen Oxidfilme, und der Bereich direkt unterhalb der lokalen Oxidfilme wird zu einem Bereich des ersten Leitungstyps. Da jedoch die Ränder der lokalen Oxidfilme sich seitlich mit einer Neigung erstrecken, wird die Diffusion des Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps an den Rändern unterdrückt, wo die Filme dünner sind. Auch nach Abschluß der Ausbildung der lokalen Oxidfilme und Abschluß der Umwandlung der Bereiche direkt unterhalb der lokalen Oxidfilme in Zonen des ersten Leitungstyps, verbleibt der Dotierstoff des zweiten Leitungstyps an den unteren geneigten Teilen der Ränder der lokalen Oxidfilme und bildet sehr kleine Zonen des zweiten Leitungstyps mit niedriger Konzentration.
Bei der vorliegenden Erfindung können der Maskierungsschritt, der Schritt der Ioneninjektion und der Schritt zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme für die Elementisolation, die zur Ausbildung von Zonen der verschiedenen Leitungstypen eingesetzt werden, unter Verwendung desselben Verfahrens ausgeführt werden, mit dem andere Elementisolierzonen in der Halbleitervorrichtung ausgebildet werden. Es sind also keine zusätzlichen Schritte erforderlich. Dieses Herstellungsverfahren erfordert daher keine speziellen Techniken zur Erzeugung feinerer Strukturen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1(a) schematisch eine Draufsicht auf die Fotodiode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 1(b) eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 1(a),
Fig. 1(c) eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Darstellung von Fig. 1(b),
Fig. 2(a) bis (d) Querschnittsansichten zur Erläuterung der einzelnen Schritte des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung,
Fig. 3(a) schematisch eine Draufsicht auf den Aufbau einer herkömmlichen Fotodiode,
Fig. 3(b) eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 3(a),
Fig. 3(c) eine vergrößerte Darstellung eines Teiles von Fig. 3(b),
Fig. 4(a) ein Schaltbild des Beispiels einer Lichtenergie- Detektorschaltung in einem ladungsspeichernden Lichtsensor,
Fig. 4(b) ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 4(a),
Fig. 5(a) ein Schaltbild eines anderen Beispiels einer Lichtenergie-Detektorschaltung in einem ladungsspeichernden Lichtsensor,
Fig. 5(b) ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 5(a),
Fig. 6(a) schematisch eine Draufsicht auf eine andere herkömmliche Fotodiode,
Fig. 6(b) einen Querschnitt längs der Linie A-A′ in Fig. 6(a) und
Fig. 6(c) eine vergrößerte Darstellung eines Teiles von Fig. 6(b).
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für eine Lichtsensoranordnung, die von einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Fotodiode Gebrauch macht.
In den Figuren ist mit 8 eine Zone des ersten Leitungstyps (im vorliegenden Beispiel n-leitend) mit hoher Störstellenkonzentration bezeichnet. 9 ist eine Schicht des ersten Leitungstyps mit geringer Störstellenkonzentration. 10 ist ein Siliziumoxidfilm, der zur Elementisolierung dient. 11 ist eine Zone des zweiten Leitungstyps (also p-leitend bei diesem Beispiel), die eine geringe Störstellenkonzentration aufweist. 12 ist eine Verarmungsschicht, die entsteht, wenn an die Fotodiode eine Sperrvorspannung angelegt wird. Bei der Schicht 9 handelt es sich um ein n-leitendes Siliziumsubstrat. Nachdem in dieses ein p-Dotierstoff durch Ioneninjektion an vorbestimmten Stellen eingebracht wurde, wird an diesen vorbestimmten Stellen der Siliziumoxidfilm 10 für die Elementisolierung durch Wärmeoxidation ausgebildet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die sehr kleinen Zonen 11, deren horizontale Breite weniger als 0,5 µm beträgt, in einer Ringform an den unteren geneigten Teilen der Ränder der Siliziumoxidfilme 10 längs diesen ausgebildet. Nachfolgend wird ein n-Dotierstoff mit hoher Konzentration zur Bildung der Zonen 8 eindiffundiert.
Da die Sperrschichtkapazität proportional der Sperrschichtfläche zwischen der Zone 11 und der Schicht 9 ist, wird bei dieser Ausführungsform die Sperrschichtkapazität um soviel reduziert, wie diese Fläche im Vergleich zur Sperrschichtfläche zwischen der Zone 13 und der Schicht 9 sowie der Zone 8 bei den herkömmlichen Fotodioden von Fig. 3 geringer ist.
Da die gering dotierte Zone 11 des zweiten Leitungstyps angrenzend an die unteren geneigten Teile der Ränder der Siliziumoxidfilme 10 innerhalb der gering dotierten Schicht 9 des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, nimmt die Lichtempfangsfläche nicht ab, selbst wenn die Größe der Zone 11 verringert ist, da die Schicht 9 den Lichtempfangsteil bildet. Daher führt die Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode, wie sie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, zu einer Verbesserung der Empfindlichkeit des Lichtsensors. Da ferner die Zone 11 sich in Form eines Ringes um die Siliziumoxidfilme 10 erstreckt, diffundieren die in der Schicht 9 erzeugten Ladungsträger in andere Zonen, so daß Lecks verhindert werden.
Unter Bezug auf die Fig. 2(a) bis (d) sollen nun die einzelnen Schritte einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens beschrieben werden.
Wie in Fig. 2(a) gezeigt, wird ein thermischer Oxidfilm 2 mit einer Dicke von 40 nm (400 Å) auf einem n-leitenden Siliziumsubstrat 1 mit einer Phosphorkonzentration von 2×10¹⁵ cm-3 ausgebildet. Dieser Oxidfilm dient dazu, die Spannung zu entlasten, die durch einen Siliziumnitridfilm 3, der in einem nachfolgenden Schritt zur Herstellung eines Nitridoxidfilms ausgebildet wird, und von dem n-leitenden Siliziumsubstrat 1 herrührt. Der Siliziumnitridfilm 3 wird auf dem Oxidfilm 2 mit einer Dicke von 100 nm (1000 Å) unter Verwendung eines CVD-Prozesses ausgebildet. Unter Verwendung einer bekannten Fotoätztechnik mit einem Fotoresist 4 wird der Siliziumnitridfilm 3 nur an den Stellen entfernt, die zur Ausbildung des Siliziumoxidfilms für die Elementisolierung vorgesehen sind. In den übrigen Bereichen bleiben der Fotoresist 4 und darunter der Siliziumnitridfilm 3 stehen. Dann werden in den so freigelegten Bereichen durch den thermischen Oxidfilm 2 Ionen injiziert, wenn eine Ioneninjektion für die Elementisolierung ausgeführt wird, beispielsweise BF₂⁺ bei 1×10¹³ cm-2, 70 KeV, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist. Dabei entsteht eine Ioneninjektionsschicht 5 mit einer mittleren Konzentration von 8×10¹⁷ cm-3. Diese Borkonzentration beträgt das Vierhundertfache der Phosphorkonzentration im n-leitenden Siliziumsubstrat 1.
Wenn in diesem Zustand eine thermische Oxidation ausgeführt wird und ein Siliziumoxidfilm 6 für die Elementisolierung mit einer Dicke von 860 nm (8600 Å) ausgebildet wird, wie in den Fig. 2(c) und 2(d) gezeigt, dann diffundiert das vorher durch die Ioneninjektion eingebrachte Bor in großer Menge in den Siliziumoxidfilm 6 und wird n-leitend. Da sich jedoch der Siliziumoxidfilm zur Seite ausdehnt, beginnen sich seine Ränder zu neigen. An den Stellen dieser geneigten Ränder oder Kanten ist die Filmdicke geringer. Deshalb wird dort die Diffusion von Bor in den Siliziumoxidfilm unterdrückt und das Bor bleibt nach Abschluß des Verfahrensschritts zur Ausbildung des Siliziumoxidfilms 6 in dem Bereich, wo die unteren geneigten Teile der Ränder des Siliziumoxidfilms 6 von dem n-leitenden Siliziumsubstrat 1 eingegrenzt sind. Das Bor bildet an diesen Stellen schließlich sehr kleine p-leitende Zonen 7 mit geringer Konzentration, die den unteren geneigten Teil des Siliziumoxidfilms 6 eingrenzen. Da die Breite der p-leitenden Zone 7 in horizontaler Richtung weniger als 0,5 µm beträgt, wird eine Verarmungszone 12 sehr klein sein, wenn sie an der pn-Sperrschichtfläche zwischen der p-leitenden Zone 7 und dem n- leitenden Siliziumsubstrat 1 entsteht.
Wie schon erwähnt, können bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung der Maskierungsschritt zur Ausbildung der Zonen jeden Leitungstyps, der Schritt der Ioneninjektion und der Schritt zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme für die Elementisolierung nach Maßgabe desselben Prozesses ausgeführt werden, der zur Ausbildung anderer Elementisolierzonen in der Halbleitervorrichtung verwendet wird. Es sind also keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich. Wenn eine Zone des Leitungstyps ausgebildet wird, deren Konzentration anders als die anderer Elemente auf einem Substrat ist, wie dies bei der Zone 11 des zweiten Leitungstyps mit geringer Konzentration in ringförmiger Gestalt gemäß Darstellung in Fig. 1 der Fall ist, dann kann ein Ioneninjektionsschritt, mit einer höheren Konzentration als sie beim CMOS-Herstellungsverfahren verwendet wird, gleichzeitig eingesetzt werden, weil nämlich diese Zone durch einen Injektionsschritt unter Verwendung einer höheren Konzentration in Verbindung mit einem Schritt zur Ausbildung des Siliziumoxidfilms für die Elementisolierung ausgebildet werden kann. Daher sind keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich. Die Breite der p-leitenden Zone niedriger Konzentration ist so gering (weniger als 0,5 µm), daß es einer Technologie sehr hohen Niveaus bedürfte, sollte sie durch einen fotolithografischen Prozeß hergestellt werden. Mit den heutigen Möglichkeiten ist dies immer noch schwierig.
Wie voranstehend beschrieben, zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, daß eine Zone oder Schicht eines ersten Leitungstyps und eine Zone eines zweiten Leitungstyps, die angrenzend an die unteren geneigten Teile der Ränder von lokalen Oxidfilmen für die Elementisolierung in der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps ausgebildet ist, einen pn-Übergang bilden. Dies führt zu den folgenden Wirkungen:
  • 1. Da die Fläche des pn-Übergangs, die von der Zone des zweiten Leitungstyps, die geringe Konzentration aufweist, und der Zone oder Schicht des ersten Leitungstyps gebildet wird, extrem klein ist, und da die Schicht oder Zone des ersten Leitungstyps direkt als Lichtempfangsteil dient, wird die Lichtempfangsfläche nicht verringert, so daß es möglich wird, allein die Sperrschichtkapazität zu verringern, ohne den fotoelektrischen Strom zu reduzieren. Aus diesem Grund kann die Empfindlichkeit eines Lichtsensors in einer Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode verbessert werden.
  • 2. Da die Zone des zweiten Leitungstyps, die in einer Ringform längs dem lokalen Oxidfilm für die Elementisolierung ausgebildet ist, die Zone des ersten Leitungstyps als Lichtempfangsteil umgibt, diffundieren Ladungsträger, die durch Lichtstrahlung innerhalb der Zone des ersten Leitungstyps erzeugt wurden, in andere Bereiche, so daß Lecks verhindert werden.
  • 3. Da ferner gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die durch Ioneninjektion eingebrachten Störstellen des zweiten Leitungstyps bei der Ausbildung des lokalen Oxidfilms diffundieren, bildet der von ihnen nach der Diffusion verbleibende Teil eine sehr kleine Zone des zweiten Leitungstyps, so daß eine Halbleitervorrichtung mit einer sehr empfindlichen Fotodiode hergestellt werden kann, ohne daß eine Spitzentechnologie zur Erzeugung feinerer Strukturen erforderlich wäre.
  • 4. Obwohl ein Maskierungsschritt, ein Ioneninjektionsschritt und ein Schritt zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme für die Elementisolierung verwendet werden, können diese Schritte gleichzeitig und parallel mit der Herstellung anderer Elementisolierzonen auf einem Substrat ausgeführt werden. Wenn eine Zone eines Leitungstyps mit einer Konzentration, die sich von der anderer Elemente auf einem Substrat unterscheidet (wie es bei der Zone mit dem zweiten Leitungstyp niedriger Konzentration der Fall ist), dann kann ein Ioneninjektionsschritt unter Verwendung einer höheren Konzentration als beim CMOS-Herstellungsverfahren gleichzeitig verwendet werden, da diese Zonen durch einen Ioneninjektionsschritt unter Verwendung einer höheren Konzentration in Verbindung mit dem Schritt zur Ausbildung des Siliziumoxidfilms für Elementisolierung ausgeführt werden kann, so daß keine zusätzlichen Verfahrensschritte erforderlich sind.

Claims (4)

1. Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode mit einem pn-Übergang zwischen einer Zone eines ersten Leitungstyps und einer Zone eines zweiten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (11) des zweiten Leitungstyps angrenzend an die unteren geneigten Teile der Ränder lokaler Oxidfilme (10) für eine Elementisolierung in der Zone (Schicht 9) des ersten Leitungstyps ausgebildet ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (11) des zweiten Leitungstyps in Ringform längs der lokalen Oxidfilme (11) zur Elementisolierung ausgebildet ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer Fotodiode, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Maskieren der Oberfläche einer Schicht (1) eines ersten Leitungstyps, mit Ausnahme vorbestimmter Bereiche, in denen lokale Oxidfilme (6) zur Elementisolierung ausgebildet werden sollen,
Ioneninjektion eines Dotierstoffs des zweiten Leitungstyps an den vorbestimmten Stellen und
Wärmebehandlung zur Ausbildung der lokalen Oxidfilme (6) für die Elementisolierung.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) des ersten Leitungstyps n-leitend ist, daß der durch Ioneninjektion eingebrachte Dotierstoff vom p-Typ ist und die Injektion mit einer durchschnittlichen Konzentration von mehr als dem Zweihundertfachen und weniger als dem Fünfhundertfachen der Konzentration des Dotierstoffs in der Schicht (1) des ersten Leitungstyps ausgeführt wird.
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