【技术实现步骤摘要】
技术介绍
比起采用3晶体管CMOS图像传感器的摄影机,采用4晶体管像素结构(其具有埋入式门控二极管)的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的数字摄影机通常提供更好的图像质量,因为埋入式光电二极管配置减少了表面产生的电流量,从而减少了暗电流,并且还因为用于访问光电二极管的传输栅允许使用相关的双采样,从而降低了噪声。然而,如下所述,可能在除了光电二极管之外的像素区域中产生暗电流。4晶体管像素典型地包括光电二极管、电荷到电压转换区域(“浮动扩散”)和电荷传输区域。在衬底(例如硅)中构建光电二极管和浮动扩散,而电荷传输区域则典型地是位于二极管和浮动扩散之间的MOSFET(“传输栅”)。像素具有两个操作模式,电荷收集或集中(integration)模式和电荷传输或读出模式。在所述集中之前,将浮动扩散设成“高”电压并且开启传输栅,以便从光电二极管提取所有电子并使其变得“完全耗尽”。在集中期间,把传输栅保持在低电压(例如接地),并且将该二极管曝光并收集由光生成的电子。在集中周期结束时,在读出模式期间,再次将浮动扩散设成“高”电压并且开启传输栅,以便将电子从光电二极管经由电荷传输区域传输到浮动扩散。电荷传输区域本质上是“通常关闭”的沟道区域或者增强模式类型的NMOSFET。在集中期间,“关闭”传输栅。然而,即使关闭了传输栅,也可能在该沟道区域的表面中产生电流,特别是在离光电二极管最近的区域中。该电流对暗电流有所贡献,并且由不同于入射光的源(例如热)产生。因为它靠近光电二极管,所以该暗电流可能在集中期间泄露入光电二极管,因此导致“噪声”并且限制像素的成像性能。为了减少在 ...
【技术保护点】
一种像素,包含:第一导电类型的衬底具有与第一导电类型相反的第二导电类型并且被配置来将入射光转换成电荷的光电探测器;第二导电类型的浮动扩散;在该光电探测器与该浮动扩散之间的传输区域;在该传输区域上形成的 栅,该栅与该光电探测器部分重叠并且被配置成从该光电探测器向该浮动扩散传输所述电荷;第一导电类型的钉扎层,其从该栅至少延伸跨越该光电探测器;以及第一导电类型的沟道区域,其一般从该栅的中点至少延伸跨越该光电探测器,其中该沟道区域 是由第一导电性的掺杂剂的注入物形成的,其浓度使得该传输区域的接近该光电二极管的掺杂剂浓度比接近该浮动扩散的掺杂剂浓度更高。
【技术特征摘要】
US 2005-6-3 11/1443041.一种像素,包含第一导电类型的衬底具有与第一导电类型相反的第二导电类型并且被配置来将入射光转换成电荷的光电探测器;第二导电类型的浮动扩散;在该光电探测器与该浮动扩散之间的传输区域;在该传输区域上形成的栅,该栅与该光电探测器部分重叠并且被配置成从该光电探测器向该浮动扩散传输所述电荷;第一导电类型的钉扎层,其从该栅至少延伸跨越该光电探测器;以及第一导电类型的沟道区域,其一般从该栅的中点至少延伸跨越该光电探测器,其中该沟道区域是由第一导电性的掺杂剂的注入物形成的,其浓度使得该传输区域的接近该光电二极管的掺杂剂浓度比接近该浮动扩散的掺杂剂浓度更高。2.如权利要求1所述的像素,其中,所述光电探测器包含光电二极管,并且其中所述沟道区域至少部分地与所述钉扎层重合并且处于比该钉扎层更深的深度,并且该沟道区域与该光电二极管形成结。3.如权利要求1所述的像素,其中所述电荷包含电子并且所述掺杂剂包含固定的带负电的离子,并且其中在电荷传输过程期间,当给所述栅通电时,由接近所述光电探测器的较高掺杂剂浓度的带负电的离子产生的静电势比由接近所述浮动扩散的较低掺杂剂浓度的带负电的离子产生的静电势更低,从而使得所述较高掺杂剂浓度形成对于该光电探测器的屏障,并且当对所述栅断电时该传输区域中的电子流动到该浮动扩散。4.如权利要求1所述的像素,其中所述掺杂剂浓度一般从基本上所述栅的中点到该栅和所述光电探测器的重叠区域增加。5.如权利要求1所述的像素,其中所述掺杂剂浓度在所述栅和浮动扩散的重叠区域中处于第一水平,在该栅的中部区域处于增量地低于第一水平的第二水平,并且在该栅和光电探测器的重叠区域中处于高于第一水平的第三水平。6.如权利要求5所述的像素,其中,跨越所述光电探测器的超出与所述栅的重叠区域的长度和宽度、所述掺杂剂浓度基本上处于第三电平,以便在该光电探测器和所述衬底的表面之间形成钉扎层的至少一部分。7.如权利要求5所述的像素,其中,跨越所述浮动扩散的超出与所述栅的重叠区域的长度和宽度、所述掺杂剂浓度基本上处于第一电平。8.如权利要求1所述的像素,包括一般从所述栅的中点延伸进入所述浮动扩散的非对称反击穿注入物,其中该反击穿注入物是由第一导电性的掺杂剂的注入物形成的,其浓度使得接近该浮动扩散的所述掺杂剂浓度高于接近该栅中点的所述掺杂剂浓度。9.如权利要求8所述的像素,其中,所述电荷包含电子,并且接近所述浮动扩散区域的较高掺杂剂浓度被配置来充当屏障,以便在有源像素传感器的集中周期期间防止电子从所述光电探测器泄漏到该浮动扩散区域,并且接近该光电探测器的较低掺杂剂浓度被配置来在所述集中周期期间减小所述掺杂剂与由该光电探测器进行的电子收集的干扰。10.如权利要求1所述的像素,其中,所述光电探测器由第二导电类型的注入物形成,其中接近所述栅的光电探测器注入物的边缘相对于所述衬底的表面成角度并且一般是朝向该栅的中部区域,以使得该光电探测器在该栅之下成角度地延伸。11.如权利要求1所述的像素,其中,第一导电类型是p型。12.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:FP拉马斯特,JH斯坦贝克,CP帕尔苏尔,TE邓甘,
申请(专利权)人:美光科技公司,
类型:发明
国别省市:US[美国]
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