專利名稱：用于減小暗電流的圖像傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體來(lái)講，本發(fā)明涉及圖像傳感器。本發(fā)明尤其涉及通過(guò)配置降低暗電流的圖像傳感器，以及制造降低暗電流的圖像傳感器的方法。
背景技術(shù)：
某些類型的圖像傳感器采用光電二極管收集入射光，并將其轉(zhuǎn)換為能夠進(jìn)行圖像處理的電荷。例子包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)，分別見(jiàn)圖1和圖2。圖1中的CCD傳感器通常是由一個(gè)光探測(cè)器陣列構(gòu)成的，所述光探測(cè)器電連接至起著模擬移位寄存器作用的垂直CCD。垂直CCD為水平CCD供電，水平CCD反過(guò)來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出放大器。與之不同，圖2中的CIS器件以具有用于連接字線和位線的接入器件(例如晶體管)的光探測(cè)器陣列為特征。字線連接至一行譯碼器電路，和位線通過(guò)列放大器連接至列譯碼器電路。如圖所示，列放大器驅(qū)動(dòng)輸出放大器。CIS器件的構(gòu)造與CMOS存儲(chǔ)器件的構(gòu)造類似。
所采用的光電二極管的一個(gè)缺點(diǎn)與其在缺少入射光時(shí)傾向于累積電荷有關(guān)。通常將這種結(jié)果稱為“暗電流”。來(lái)自光電二極管的暗電流可能作為被處理圖像中的“白”像素出現(xiàn)，從而降低畫面質(zhì)量。
暗電流通常是由很多不同的因素導(dǎo)致的，包括等離子體損壞，應(yīng)力，注入損壞、晶片缺陷、電場(chǎng)等。但是，暗電流的一個(gè)尤為重要的來(lái)源是存在于圖像傳感器的硅襯底表面上的懸掛(dangling)的硅鍵。在比較高的熱范圍內(nèi)，這些懸掛的硅鍵生成負(fù)電荷，即使在缺少入射光的情況下，光電二極管也可以累積這些負(fù)電荷。例如，在延長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)使用具有圖像傳感器的手機(jī)時(shí)，就可能產(chǎn)生這樣的高熱范圍。
在本領(lǐng)域，對(duì)表現(xiàn)出降低的暗電流的圖像傳感器存在普遍需求，例如，所述暗電流是由硅襯底表面的懸掛硅鍵引起的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的圖像傳感器包括一襯底；位于所述襯底中的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面、并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件(HAD)區(qū)域；位于所述襯底表面之上、鄰近所述HAD區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下對(duì)準(zhǔn)的第一溝道區(qū)；位于所述襯底中、在傳輸柵極和第一溝道區(qū)之間的第二溝道區(qū)域；以及，位于所述襯底中的浮置擴(kuò)散區(qū)，其與所述第二溝道區(qū)電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種圖像傳感器，其包括一有源(active)像素陣列和一連接至所述有源象素陣列的CMOS控制電路。所述有源像素陣列包括一像素矩陣，每個(gè)像素包括一襯底；位于所述襯底中的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面、并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件(HAD)區(qū)域；位于所述襯底表面之上、鄰近所述HAD區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下對(duì)準(zhǔn)的第一溝道區(qū)；位于所述襯底中、在傳輸柵極和第一溝道區(qū)之間的第二溝道區(qū)域；以及、位于所述襯底中的浮置擴(kuò)散區(qū)，其與所述第二溝道區(qū)電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的圖像傳感器包括一襯底；位于所述襯底中的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面，并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件(HAD)區(qū)域；位于所述襯底表面之上，鄰近所述HAD區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中，并在傳輸柵極之下的第一溝道區(qū)；位于所述襯底表面上，在傳輸柵極和第一溝道區(qū)之間的第二溝道區(qū)域；以及，一位于襯底中的掩埋溝道電荷耦合器件(BCCD)區(qū)域，其中所述BCCD區(qū)域與所述第二溝道區(qū)電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所提供的圖像傳感器電路包括從操作的角度(operatively)連接至電荷耦合器件(CCD)的多個(gè)像素。每個(gè)像素包括一襯底；位于所述襯底中的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面，并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件(HAD)區(qū)域；位于所述襯底表面之上，鄰近所述HAD區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中，并在傳輸柵極之下的第一溝道區(qū)；位于所述襯底表面上，在傳輸柵極和第一溝道區(qū)之間的第二溝道區(qū)域；以及，一位于襯底中的掩埋溝道電荷耦合器件(BCCD)區(qū)域，其中所述BCCD區(qū)域與所述第二溝道區(qū)電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所提供的制造圖像傳感器的方法包括向襯底中注入雜質(zhì)，以界定從所述襯底的表面延伸至第一深度的第一溝道區(qū)；向所述襯底的表面注入雜質(zhì)，以界定第二溝道區(qū)，其位于所述第一溝道區(qū)之上，并從所述襯底表面延伸至第二深度；在所述襯底表面之上，以及在第一和第二溝道區(qū)之上形成一傳輸柵極電極；向所述襯底中注入雜質(zhì)，以界定一空穴累積器件(HAD)區(qū)域，其從所述襯底表面延伸至第三深度，并且與所述柵極電極相鄰；向所述襯底中注入雜質(zhì)，以界定一光電二極管區(qū)域，其掩埋在所述襯底中，并從襯底表面延伸至第四深度；以及，向襯底中注入雜質(zhì)，以界定與所述第二溝道區(qū)電接觸的一擴(kuò)散區(qū)，其中，所述HAD區(qū)域位于所述光電二極管區(qū)域之上。


根據(jù)下面參照附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其他方面和特征將變得顯而易見(jiàn)，其中圖1是一電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器的示意性方框圖；圖2是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)的示意性方框圖；圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的CIS器件的示意性方框圖；圖4是圖3中的CIS器件的光探測(cè)器元件的等效電路圖；圖5是圖4的光探測(cè)器元件的一部分的示意性橫截面圖；圖6是解釋不具有第二溝道構(gòu)造的CIS器件的光電二極管區(qū)域中電荷累積的圖形視圖；圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有第二溝道構(gòu)造的CIS器件的光電二極管區(qū)域中缺少電荷累積的圖形視圖；圖8是本發(fā)明的一實(shí)施例的CCD圖像傳感器的示意性方框圖；圖9是圖8的CCD圖像傳感器中光探測(cè)器元件的一部分的示意性橫截面圖；圖10是解釋不具有兩溝道構(gòu)造的CCD圖像傳感器的光電二極管區(qū)域中電荷累積的圖形視圖；圖11是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有第二溝道構(gòu)造的CCD圖像傳感器的光電二極管區(qū)域中缺少電荷累積的圖形視圖；以及圖12(A)至12(G)是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的CIS器件的制造方法的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在通過(guò)幾個(gè)優(yōu)選、但非限定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以說(shuō)明。
下面，將參照?qǐng)D3-7對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像傳感器進(jìn)行說(shuō)明。
圖3對(duì)一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，在這一實(shí)例中，本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)造為CMOS圖像傳感器(CIS)10。CIS10通常包括有源像素陣列20和CMOS控制電路系統(tǒng)30。正如圖3中的簡(jiǎn)要表示，象素陣列20包括通常以矩陣的形式排列的多個(gè)有源像素22。字線分別連接至每行象素陣列20的像素22，和位線分別連接至每列像素陣列20的像素22。所述CMOS電路系統(tǒng)30包括用于選擇象素陣列20的行(字線)的一行譯碼器32，和用于選擇象素陣列20的列(位線)的一列譯碼器31。通過(guò)由CMOS電路系統(tǒng)30控制的切換元件50將所選擇的位線連接至輸出放大器40。
圖4中示出了有源像素22的一個(gè)實(shí)例的等效電路圖。有源像素22的光電二極管PD捕獲入射光，并將其轉(zhuǎn)換成電荷。所述電荷被有選擇地通過(guò)傳輸晶體管Tx從光電二極管PD傳輸至浮置擴(kuò)散區(qū)FD。通過(guò)傳輸柵極TG信號(hào)對(duì)傳輸晶體管Tx進(jìn)行控制。浮置擴(kuò)散區(qū)FD連接至激勵(lì)晶體管Dx的柵極，激勵(lì)晶體管Dx起著緩沖輸出電壓的源極跟隨器(放大器)的作用。通過(guò)選擇晶體管Sx有選擇地將輸出電壓傳輸至輸出線OUT。選擇晶體管Sx由選擇信號(hào)SEL控制。復(fù)位晶體管Rx由復(fù)位信號(hào)RS控制，其清除累積于浮置擴(kuò)散區(qū)FD中的電荷，至基準(zhǔn)電平。
圖5是圖4中所示的光電二極管PD、傳輸晶體管Tx和復(fù)位晶體管Rx的一實(shí)施例的橫截面示意圖。從解釋的目的出發(fā)，光電二極管PD包含在P型襯底區(qū)域100的光電二極管部分，復(fù)位晶體管Rx包含在所述P型襯底區(qū)域100的浮置擴(kuò)散部分，和傳輸晶體管Tx連接在兩者之間。
參照?qǐng)D5，本實(shí)例中的光電二極管(PD)是通過(guò)位于襯底區(qū)域100的光電二極管部分的表面中的N型PD區(qū)域142形成的。當(dāng)光入射到襯底區(qū)域100的表面上時(shí)，在所述PD區(qū)域142中累積負(fù)電荷。
為了減少存在于襯底區(qū)域100的表面上的懸掛硅鍵，在襯底區(qū)域100的表面和PD區(qū)域142之間插入P+型空穴累積器件(HAD)區(qū)域140。HAD區(qū)域140引起負(fù)電荷在位于PD區(qū)域142之上的襯底區(qū)域100的表面區(qū)域中復(fù)合，從而避免了此類電荷在PD區(qū)域142中的累積。
襯底100的浮置擴(kuò)散部分包括N+型浮置擴(kuò)散區(qū)152、N+型漏極區(qū)154、以及在其間延伸的柵極134。在本實(shí)例中，如圖4所示，柵極134接收復(fù)位信號(hào)RS，漏極區(qū)域154連接至VDD，和浮置擴(kuò)散區(qū)152連接至浮置節(jié)點(diǎn)FD。漏極區(qū)154、浮置擴(kuò)散區(qū)152和柵極134界定了圖4中的復(fù)位晶體管Rx。
仍然參照?qǐng)D5，傳輸柵極132位于HAD區(qū)域140和浮置擴(kuò)散區(qū)152之間的襯底區(qū)域100的表面之上。另外，第一P-型溝道區(qū)112位于襯底區(qū)域100中，并在傳輸柵極132之下對(duì)準(zhǔn)，和第二N-型溝道區(qū)114位于傳輸柵極132和第一溝道區(qū)112之間的襯底區(qū)域100中。如圖5中的箭頭A所示，浮置擴(kuò)散區(qū)152與第二溝道區(qū)114電接觸。
在本實(shí)施例的實(shí)例中，浮置擴(kuò)散區(qū)152的雜質(zhì)濃度高于第二溝道區(qū)114的雜質(zhì)濃度，第一溝道區(qū)112的雜質(zhì)濃度高于襯底區(qū)域100的雜質(zhì)濃度，和HAD區(qū)域140的雜質(zhì)濃度高于襯底100的雜質(zhì)濃度。另外，在本實(shí)例中，第一溝道區(qū)112既與HAD區(qū)域140接觸，又與PD區(qū)域142接觸，從而利用HAD區(qū)域140將第二溝道區(qū)114與PD區(qū)域142隔離開來(lái)。
此外，在本實(shí)施例的實(shí)例中，第二溝道區(qū)114的注入深度小于浮置擴(kuò)散區(qū)152的注入深度，并且小于HAD區(qū)域140的注入深度。此外，在本實(shí)例中，第一溝道區(qū)112的注入深度小于PD區(qū)域142的注入深度，并且小于浮置擴(kuò)散區(qū)152的注入深度。
此外，在本實(shí)施例的實(shí)例中，傳輸柵極132部分地重疊了PD區(qū)域142和HAD區(qū)域140，其中，HAD區(qū)域140的重疊程度小于PD區(qū)域142的重疊區(qū)域。
圖6和圖7是用于解釋圖5中第二溝道區(qū)114的效果的電位分布圖。特別地，圖6示出了未提供第二溝道區(qū)114的情況下(即，僅提供第一溝道區(qū)112)的電位分布；圖7示出了既提供第一溝道區(qū)112、又提供第二溝道區(qū)114(即如圖5所示)的情況下的電位分布。
如前所述，HAD區(qū)域140的作用在于防止在襯底表面懸掛硅鍵的存在將電荷引入PD區(qū)域142，進(jìn)而減小暗電流。但是，在柵極電極132之下的襯底表面處存在的懸掛硅鍵任何可能引起電荷，這些電荷可能在PD區(qū)域中累積，從而導(dǎo)致暗電流的產(chǎn)生。本實(shí)施例通過(guò)在襯底表面和第一溝道區(qū)之間包括第二溝道區(qū)的方法解決了這一問(wèn)題。
也就是說(shuō)，從圖6和圖7的對(duì)比可知，第二溝道區(qū)114的提供改變了位于傳輸晶體管的柵極電極之下的電位分布。更確切地說(shuō)，通過(guò)將N+型浮置擴(kuò)散區(qū)電耦合至N型第二溝道區(qū)，在所述柵極電極下，沿朝向所述浮置擴(kuò)散區(qū)的方向，電位分布連續(xù)增大。照此，在柵極電極之下的襯底表面上形成的電子(例如，來(lái)自硅懸掛鍵的)將漂移至浮置擴(kuò)散區(qū)，而不是漂移至PD區(qū)域142。因此，在PD區(qū)域142中不累積電荷，從而減小暗電流。
相反，如圖6所示，在不提供第二溝道區(qū)114時(shí)，在柵極電極下，從中間區(qū)域在朝向PD區(qū)域的方向上，電位分布增大。照此，在柵極電極下的表面上形成的電子將漂移至PD區(qū)域中，從而增大暗電流。
圖8對(duì)一實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明，其中，本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)造為CCD圖像傳感器200。CCD圖像傳感器200通常包括多個(gè)像素210，每個(gè)像素210具有一光電二極管和一傳輸柵極；一垂直CCD220；水平CCD230；和浮置擴(kuò)散區(qū)240；以及一源極跟隨器(放大器)250。
圖9是圖8中所示的像素210的光電二極管區(qū)域和傳輸晶體管的實(shí)施例的橫截面示意圖。
參照?qǐng)D9，本實(shí)例的光電二極管是由位于P型層302中的N型光電二極管區(qū)域310構(gòu)成的，P型層302形成于N型半導(dǎo)體襯底300之上。在光通過(guò)光屏蔽層370的開口372入射時(shí)，在光電二極管區(qū)域310中將累積負(fù)電荷。參考標(biāo)記340表示P型隔離區(qū)域。
為了減少P型層302的表面上存在的懸掛硅鍵，在所述P型層302的表面和N型光電二極管區(qū)域310之間插入了P+型空穴累積器件(HAD)區(qū)域312。HAD區(qū)域312導(dǎo)致了負(fù)電荷在P型層302的表面區(qū)域上復(fù)合，從而避免了此類電荷在N型光電二極管區(qū)域310中累積。
仍然參照?qǐng)D9，傳輸柵極360位于HAD區(qū)域312和N+型掩埋溝道CCD(BCCD)320之間的P型層302的表面之上。另外，第一P-型溝道區(qū)332位于P型層302中，并在傳輸柵極360之下；第二N-型溝道區(qū)334位于傳輸柵極360和第一溝道區(qū)332之間的P型層302中。BCCD 320與第二溝道區(qū)334電接觸。
在本實(shí)施例的實(shí)例中，BCCD 320的雜質(zhì)濃度高于第二溝道區(qū)334的雜質(zhì)濃度，第一溝道區(qū)332的雜質(zhì)濃度高于P型層302的雜質(zhì)濃度，和HAD區(qū)域312的雜質(zhì)濃度高于P型層302的雜質(zhì)濃度。而且，在本實(shí)例中，第一溝道區(qū)332既與HAD區(qū)312接觸，又與光電二極管區(qū)域310接觸，從而將第二溝道區(qū)334與所述光電二極管區(qū)域310隔離開采。
此外，在本實(shí)施例的實(shí)例中，第二溝道區(qū)334的注入深度小于BCCD320的注入深度，并且小于HAD區(qū)域312的注入深度。而且，在本實(shí)例中，第一溝道區(qū)332的注入深度小于光電二極管區(qū)域310的注入深度，并且小于BCCD320的注入深度。
此外，盡管圖9中未示出，但是傳輸柵極360可以部分重疊光電二極管區(qū)域310和HAD區(qū)域312，并且HAD區(qū)域312的重疊程度可以小于光電二極管區(qū)域310的重疊程度，具體方式如圖5的器件所示。
圖10和圖11是用于解釋圖9中第二溝道區(qū)334的效果的電位分布圖。特別地，圖10示出了未提供第二溝道區(qū)334的情況下(即，僅提供第一溝道區(qū)332)的電位分布；圖11示出了既提供第一溝道區(qū)332、又提供第二溝道區(qū)334(即如圖9所示)的情況下的電位分布。
從圖10和圖11的對(duì)比可知，第二溝道區(qū)334的提供改變了位于傳輸晶體管的柵極電極之下的電位分布。更確切地說(shuō)，通過(guò)將N+型BCCD電耦合至N型第二溝道區(qū)，在所述柵極電極下，沿朝向所述浮置擴(kuò)散區(qū)的方向，電位分布連續(xù)增大。照此，在柵極電極之下的襯底表面上形成的電子(例如，來(lái)自硅懸掛鍵的)將漂移至浮置擴(kuò)散區(qū)，而不是漂移至N型光電二極管區(qū)域。因此，在光電二極管區(qū)域中不會(huì)累積電荷，從而減小暗電流。
相反，如圖10所示，在不提供第二溝道區(qū)334時(shí)，在柵極電極下，從中間區(qū)域在朝向光電二極管區(qū)域的方向上，電位分布增大。照此，在柵極電極下的表面上形成的電子將漂移至光電二極管區(qū)域中，從而增大暗電流。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D12A至圖12G對(duì)如圖5所示的器件的示范性制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
開始，如圖12A所示，在半導(dǎo)體襯底100中形成一LOCOS區(qū)域或STI區(qū)域102，以界定襯底100的有源區(qū)。
之后，如圖12B所示，在襯底100的表面之上對(duì)掩模層110構(gòu)圖，以帶有一界定晶體管區(qū)域104的開口。之后，通過(guò)所述開口注入P型雜質(zhì)，以界定一P-型溝道區(qū)112。在本實(shí)例中，在30KeV下注入硼，以獲得大約1×1012/cm2的雜質(zhì)濃度。
之后，如圖12C所示，通過(guò)掩模層110中的開口注入N型雜質(zhì)，以此形成N-型溝道區(qū)114。在本實(shí)例中，在30KeV下注入砷，以獲得大約5×1012/cm2的雜質(zhì)濃度。如圖所示，得到兩個(gè)溝道區(qū)112和114，其中，N-型溝道區(qū)114位于P-型溝道區(qū)112和掩模層110中的開口之間。
參照?qǐng)D12D，淀積絕緣層和導(dǎo)電層，并對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖，以界定位于襯底100的有源區(qū)之上的柵極結(jié)構(gòu)。特別地，在溝道區(qū)112和114之上對(duì)準(zhǔn)第一柵極結(jié)構(gòu)，并且所述第一柵極結(jié)構(gòu)是由柵極絕緣層122和柵極電極132界定的。將第二柵極結(jié)構(gòu)與第一柵極結(jié)構(gòu)隔開，所述第二柵極結(jié)構(gòu)是由柵極絕緣層124和柵極電極134界定的。
接下來(lái)，如圖12E所示，通過(guò)掩模中的開口(未示出)注入P型離子，由此形成P+型HAD區(qū)域140，其中所述開口是在器件的光電二極管區(qū)域之上對(duì)準(zhǔn)的。在本實(shí)例中，在50KeV下注入BF2，以獲得大約5×1013/cm2的雜質(zhì)濃度。
之后，如圖12F所示，通過(guò)掩模層中的開口注入N型雜質(zhì)，以此形成N型光電二極管區(qū)域142。在本實(shí)例中，在400KeV下注入砷，以獲得大約1.7×1012/cm2的雜質(zhì)濃度。這里，可以有選擇地采用形成所述HAD區(qū)域140時(shí)采用的相同的掩模層。而且，如圖12F中的參考字母W所示，所述柵極電極132可以選擇性地重疊所述光電二極管區(qū)域142。
最后，參考圖12G，通過(guò)注入N型雜質(zhì)，于是形成N+型浮置擴(kuò)散區(qū)152和N+型漏極區(qū)154。
在上述每個(gè)實(shí)施例中，所述光電二極管區(qū)域、第二溝道區(qū)和浮置擴(kuò)散區(qū)(或CCD區(qū)域)都是由N型雜質(zhì)界定的，所述第一溝道區(qū)和襯底(或?qū)?是由P型雜質(zhì)界定的。但是，也可以對(duì)本發(fā)明做如下配置由P型雜質(zhì)界定所述光電二極管區(qū)域、第二溝道區(qū)和浮置擴(kuò)散區(qū)(或CCD區(qū)域)，以及由N型雜質(zhì)界定所述第一溝道區(qū)和襯底(或?qū)?。
盡管結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出了上述說(shuō)明，但是本發(fā)明是非限定的。相反地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，對(duì)所述優(yōu)選實(shí)施例的各種改變和修改都是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明不僅局限于上述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，由附加的權(quán)利要求書界定本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，其包括具有第一導(dǎo)電類型的襯底區(qū)域；位于所述襯底中的、具有第二導(dǎo)電類型的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底的表面、在所述光電二極管區(qū)域之上的、具有所述第一導(dǎo)電類型的空穴累積器件區(qū)域；位于所述襯底的表面之上、鄰近所述空穴累積器件區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下對(duì)準(zhǔn)的、具有第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)；位于所述襯底中、在所述傳輸柵極和所述第一溝道區(qū)之間的、具有第二導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)；以及位于所述襯底中并與所述第二溝道區(qū)電接觸的浮置擴(kuò)散區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述浮置擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第二溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述空穴累積器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，通過(guò)所述空穴累積器件區(qū)域和所述第一溝道區(qū)將所述第二溝道區(qū)與所述光電二極管隔離。
6.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述浮置擴(kuò)散區(qū)的注入深度。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
9.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述浮置擴(kuò)散區(qū)的注入深度，其中所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度，以及其中所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
10.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述傳輸柵極部分地重疊所述光電二極管區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其中所述傳輸柵極部分地重疊所述空穴累積器件區(qū)域，和其中所述空穴累積器件區(qū)域被所述傳輸柵極重疊的程度小于所述光電二極管區(qū)域被所述傳輸柵極重疊的程度。
12.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一溝道區(qū)與所述空穴累積器件區(qū)域和所述光電二極管區(qū)域接觸。
13.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括一位于所述襯底的表面之上的、鄰近所述浮置擴(kuò)散區(qū)的復(fù)位柵極；以及一位于所述襯底的表面的、鄰近所述復(fù)位柵極的、與所述浮置擴(kuò)散區(qū)相對(duì)的漏極區(qū)。
14.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型，和所述第二導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型。
15.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型，和所述第二導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型。
16.一種圖像傳感器，其包括一有源像素陣列和一連接至所述有源像素陣列的CMOS控制電路，其中，所述有源象素陣列包括一像素矩陣，其中每一所述像素包括具有第一導(dǎo)電類型的襯底區(qū)域；位于所述襯底中的、具有第二導(dǎo)電類型的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底區(qū)域的表面、在所述光電二極管區(qū)域之上的、具有所述第一導(dǎo)電類型的空穴累積器件區(qū)域；位于所述襯底區(qū)域的表面之上鄰近所述空穴累積器件區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下對(duì)準(zhǔn)的、具有第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)；位于所述襯底中、在所述傳輸柵極和所述第一溝道區(qū)之間的、具有第二導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)；以及位于所述襯底中并與所述溝道區(qū)電接觸的浮置擴(kuò)散區(qū)。
17.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，每一所述像素還包括一位于所述襯底的表面之上的、鄰近所述浮置擴(kuò)散區(qū)的復(fù)位柵極；以及一位于所述襯底的表面的、鄰近所述復(fù)位柵極、與所述浮置擴(kuò)散區(qū)相對(duì)的漏極區(qū)。
18.如權(quán)利要求17所述的圖像傳感器，其中，每一所述像素還包括一放大晶體管，其具有一電連接至所述浮置擴(kuò)散區(qū)的柵極、一電連接至電源電壓的漏極、和一源極；以及一選擇晶體管，其具有一電連接至所述CMOS電路系統(tǒng)的柵極、一電連接至所述放大晶體管的所述源極的漏極、和一電連接至所述像素陣列的輸出線的源極。
19.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，所述浮置擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第二溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度，其中所述第一溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度，以及其中所述空穴累積器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度。
20.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，通過(guò)所述空穴累積器件區(qū)域和所述第一溝道區(qū)將所述第二溝道區(qū)與所述光電二極管隔離。
21.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述浮置擴(kuò)散區(qū)的注入深度，其中所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度，和其中所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
22.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，所述傳輸柵極部分地重疊所述光電二極管區(qū)域。
23.如權(quán)利要求22所述的圖像傳感器，其中所述傳輸柵極部分地重疊所述空穴累積器件區(qū)域，和其中所述空穴累積器件區(qū)域被所述傳輸柵極重疊的程度小于所述光電二極管區(qū)域被所述傳輸柵極重疊的程度。
24.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中所述第一溝道區(qū)與所述空穴累積器件區(qū)域和所述光電二極管區(qū)域接觸。
25.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型。
26.如權(quán)利要求16所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型。
27.一種圖像傳感器，其包括具有第一導(dǎo)電類型的襯底；位于所述襯底中的、具有第二導(dǎo)電類型的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底的表面、并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件區(qū)域；位于所述襯底的表面之上、鄰近所述空穴累積器件區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下的、具有第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)；位于所述襯底的表面的、在所述傳輸柵極和所述第一溝道區(qū)之間的、具有第二導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)；及位于所述襯底中的掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域，其中，所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域與所述第二溝道區(qū)電接觸。
28.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述第二溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度。
29.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度小于所述襯底的雜質(zhì)濃度。
30.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述空穴累積器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度。
31.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，通過(guò)所述空穴累積器件區(qū)域和所述第一溝道區(qū)將所述第二溝道區(qū)與所述光電二極管區(qū)域隔離。
32.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域的注入深度。
33.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度。
34.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
35.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域的注入深度；其中所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度，以及其中所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
36.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)與所述空穴累積器件區(qū)域和所述光電二極管區(qū)域接觸。
37.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型。
38.如權(quán)利要求27所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型。
39.一種圖像傳感器，其包括多個(gè)從操作的角度連接至電荷耦合器件的像素，其中每個(gè)所述像素包括具有第一導(dǎo)電類型的襯底；位于所述襯底中的、具有第二導(dǎo)電類型的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面、并位于所述光電二極管區(qū)域之上的空穴累積器件區(qū)域；位于所述襯底表面之上、鄰近所述空穴累積器件區(qū)域的傳輸柵極；位于所述襯底中、并在所述傳輸柵極之下的、具有第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)；位于所述襯底表面的、在所述傳輸柵極和所述第一溝道區(qū)之間的、具有第二導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)；以及位于所述襯底中的掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域，其中，所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域與所述第二溝道區(qū)電接觸。
40.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述第二溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度。
41.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度，其中所述空穴累積器件區(qū)域的雜質(zhì)濃度高于所述襯底的雜質(zhì)濃度，和其中所述第二溝道區(qū)通過(guò)所述空穴累積器件區(qū)域和所述第一溝道區(qū)與所述光電二極管區(qū)域隔離。
42.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域的注入深度；其中所述第二溝道區(qū)的注入深度小于所述空穴累積器件區(qū)域的注入深度，以及其中所述第一溝道區(qū)的注入深度小于所述光電二極管區(qū)域的注入深度。
43.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述第一溝道區(qū)與所述空穴累積器件區(qū)域和所述光電二極管區(qū)域接觸。
44.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型。
45.如權(quán)利要求39所述的圖像傳感器，其中，所述第一導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型。
46.一種制造圖像傳感器的方法，其包括在具有第一導(dǎo)電類型的襯底中注入具有第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以界定從所述襯底的表面延伸至第一深度的第一溝道區(qū)；向所述襯底表面中注入具有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以界定位于所述第一溝道區(qū)之上、并從所述襯底表面延伸至第二深度的第二溝道區(qū)，其中所述第一深度大于所述第二深度；在所述襯底表面之上、并在所述第一和第二溝道區(qū)之上形成一傳輸柵極電極；向所述襯底中注入具有第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以界定從所述襯底表面延伸至第三深度、且與所述柵極電極相鄰的空穴累積器件區(qū)域；向所述襯底中注入具有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以界定掩埋在所述襯底中、并從所述襯底表面延伸至第四深度的光電二極管區(qū)域，其中，所述第四深度大于所述第三深度；向所述襯底中注入具有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以界定與所述第二溝道區(qū)電接觸的擴(kuò)散區(qū)，其中，所述空穴累積器件區(qū)域位于所述光電二極管區(qū)域之上。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述擴(kuò)散區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第二溝道區(qū)的雜質(zhì)濃度。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，在向所述光電二極管區(qū)域注入雜質(zhì)之前，向所述空穴累積器件區(qū)域注入雜質(zhì)。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，在向所述空穴累積器件區(qū)域注入雜質(zhì)之前，向所述光電二極管區(qū)域注入雜質(zhì)。
50.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述圖像傳感器為CMOS圖像傳感器，和其中擴(kuò)散區(qū)為所述CMOS圖像傳感器的浮置擴(kuò)散區(qū)。
51.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述圖像傳感器為CCD圖像傳感器，和其中所述擴(kuò)散區(qū)為所述CCD圖像傳感器的掩埋溝道電荷耦合器件區(qū)域。
52.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型。
53.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電類型為N導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P導(dǎo)電類型。
全文摘要
一種圖像傳感器，其包括具有第一導(dǎo)電類型的襯底區(qū)域；位于所述襯底中具有第二導(dǎo)電類型的光電二極管區(qū)域；位于所述襯底表面、并在所述光電二極管區(qū)域之上的、具有所述第一導(dǎo)電類型的空穴累積器件(HAD)區(qū)域；以及位于所述襯底表面之上、鄰近所述HAD區(qū)域的傳輸柵極。所述圖像傳感器進(jìn)一步包括位于所述襯底中的、在所述傳輸柵極之下對(duì)準(zhǔn)的、具有第一導(dǎo)電類型的第一溝道區(qū)；位于所述襯底中的、在所述傳輸柵極和第一溝道區(qū)之間的、具有第二導(dǎo)電類型的第二溝道區(qū)；以及位于所述襯底中的、與所述第二溝道區(qū)電接觸的浮置擴(kuò)散區(qū)。還公開了制造圖像傳感器的方法。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1707804SQ200510075570
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者慎宗哲 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社