图像传感器及其形成方法技术

一种图像传感器及其形成方法，所述图形传感器包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行排列的光电二极管，每一行包括若干光电二极管，所述光电二极管包括N型掺杂层；所述光电二极管阵列包括暗区和感光区，所述暗区和感光区相邻，所述暗区内包括若干行光电二极管，且所述暗区表面覆盖有金属层；位于感光区内的N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接。上述图像传感器的性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种图像传感器及其形成方法。
技术介绍
图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。以图像传感器作为关键零部件的产品成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDeviceimagesensor，简称CCD图像传感器)、互补型金属氧化物图像传感器(ComplementaryMetalOxideSemiconductorimagesensor，简称CMOS传感器)。CMOS图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于传统的CCD(电荷耦合)图像传感器更具优势，也更易普及。请参考图1，图1是现有的4T结构的CMOS图像传感器的电路结构示意图，包括：传输晶体管M1、复位晶体管M2、源跟随晶体管M3、行选通晶体管M4。所述4T结构CMOS图像传感器的工作原理为：传输晶体管M1用来将感光二极管PD的光生电荷传输到浮置扩散区FD，复位晶体管M2用来对浮置扩散区FD复位，源跟随晶体管M3用来将浮置扩散区FD的电信号放大输出。其工作过程包括：由复位信号R控制复位晶体管M2开启，将浮置扩散区FD置为高电位；然后关断复位晶体管M2，并由传输信号T控制打开传输晶体管M1，将感光二极管PD中的光生电荷传输到浮置扩散区FD，使浮置扩散区FD产生压降，这个压降通过源跟随晶体管M3在行选通晶体管M4的输出端out输出，该输出的压降即为输出信号。现有图像传感器一般包括若干像素单元组成的像素阵列，像素阵列中的每个像素单元都包含一个光电二极管，光电二极管将光信号转化为电信号，然后按行从阵列中的像素读取这些电信号的值。现有图像传感器上会包括与感光像素所在的感光区相邻的暗区，所述暗区被金属层屏蔽，暗区内的像素作为参考像素，实际图像传感器输出的电信号是感光像素与参考像素信号值通过差分电路处理过后的信号，由于感光像素与参考像素在实际启动过程中均会产生噪声，通过差分电路处理后，输出的电信号基本消除了噪声，从而可以提高成像的准确性。现有的图像传感器在光强过大时，感光区像素的势阱内已填满电子，而光强进一步增大时，过剩的电子会向外溢出，与暗区相邻的感光区内的像素电子溢出后会进入暗区内，影响暗区的参考像素的输出信号，从而影响最终图像传感器输出信号的准确性，严重影响图像传感器的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图像传感器及其形成方法，可以提高图像传感器的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器，包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行排列的光电二极管，所述光电二极管包括N型掺杂层；所述光电二极管阵列包括暗区和感光区，所述暗区和感光区相邻，所述暗区内包括若干行光电二极管，且所述暗区表面覆盖有金属层；位于感光区内的N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接。可选的，所述图像传感器包括像素单元阵列，每一像素单元分别包含有光电二极管。可选的，还包括：位于暗区内、感光区边缘处的至少一行的光电二极管下方的N型重掺杂层，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。可选的，暗区内包括N行平行排列的光电二极管，从感光区指向暗区方向的所述暗区内的N/2行内的若干相邻或间隔行的光电二极管下方具有N型掺杂区，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。可选的，所述光电二极管的N型掺杂层的掺杂浓度为2E15atom/cm3～1E18atom/cm3，所述N型掺杂区的掺杂浓度为5E15atom/cm3～5E18atom/cm3。可选的，所述N型掺杂区的掺杂深度为0.5μm～3μm。可选的，还包括：位于光电二极管的N型掺杂层表面的P型钉扎层。可选的，位于同一行的光电二极管下方的N型掺杂区为连续的掺杂区。可选的，位于同一行的光电二极管下方的N型掺杂区为若干分立的掺杂区。可选的，还包括：所述N型掺杂区表面具有金属互连结构。可选的，所述N型掺杂区的长度大于二极管阵列行的长度，部分N型掺杂区位于二极管阵列外部。可选的，位于二极管阵列外部的部分N型掺杂区表面具有金属互连结构。可选的，所述N型掺杂区连接正电位。可选的，所述正电位的范围为0.5V～3V。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提出一种图像传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行排列的光电二极管，所述光电二极管包括N型掺杂层，所述光电二极管阵列包括暗区和感光区，所述暗区和感光区相邻；在感光区内形成N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接；在所述暗区表面形成金属层。可选的，采用离子注入工艺形成所述N型掺杂区。可选的，形成所述N型掺杂区之后，再形成所述光电二极管阵列中的光电二极管的N型掺杂层。可选的，还包括：在暗区内、感光区边缘处的至少一行的光电二极管下方形成N型重掺杂层，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。可选的，暗区内包括N行平行排列的光电二极管，从感光区指向暗区方向的所述暗区内的N/2行内的若干相邻或间隔行的光电二极管下方形成N型掺杂区，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。可选的，所述光电二极管的N型掺杂层的掺杂浓度为2E15atom/cm3～1E18atom/cm3，所述N型掺杂区的掺杂浓度为5E15atom/cm3～5E18atom/cm3。可选的，所述N型掺杂区的掺杂深度为0.5μm～3μm。可选的，还包括：在所述光电二极管的N型掺杂层表面形成P型钉扎层。可选的，位于同一行的N型掺杂区为连续的掺杂区。可选的，位于同一行的N型掺杂区为若干分立的掺杂区。可选的，还包括：还包括：在所述N型掺杂区表面形成金属互连结构。可选的，所述N型掺杂区的长度大于二极管阵列行的长度，部分N型掺杂区位于二极管阵列外部。可选的，在位于二极管阵列外部的部分N型掺杂区表面形成金属互连结构。可选的，将所述N型掺杂区与正电位连接。可选的，所述正电位的范围为0.5V～3V。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案中，所述图像传感器包括：光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括暗区和感光区所述暗区内包括若干行光电二极管，且所述暗区表面覆盖有金属层；位于感光区内的N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接。所述N型掺杂区可以吸收感光区内向暗区扩散的溢出电子，避免感光区内的溢出电子进入暗区内而影响所述暗区I内的像素单元的输出信号值。所述N型掺杂区与其他相邻行的光电二极管的N型掺杂区隔离。并且，所述还可以吸收在感光区内部迁移的溢出电子，避免由于溢出电子在不同像素单元内的迁移，影响感光区内的感光像素输出的光信号的准确值，从而可以避免溢出电子造成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行排列的光电二极管，所述光电二极管包括N型掺杂层；所述光电二极管阵列包括暗区和感光区，所述暗区和感光区相邻，所述暗区内包括若干行光电二极管，且所述暗区表面覆盖有金属层；位于感光区内的N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：半导体衬底；位于半导体衬底内的光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行排列的光电二极管，所述光电二极管包括N型掺杂层；所述光电二极管阵列包括暗区和感光区，所述暗区和感光区相邻，所述暗区内包括若干行光电二极管，且所述暗区表面覆盖有金属层；位于感光区内的N型掺杂区，所述N型掺杂区至少位于最接近暗区边缘处的一行光电二极管下方、且包围该行的光电二极管的N型掺杂层，所述N型掺杂区与N型掺杂层连接。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括像素单元阵列，每一像素单元分别包含有光电二极管。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述N型掺杂区位于暗区内、感光区边缘处的至少一行的光电二极管下方，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，暗区内包括N行平行排列的光电二极管，从感光区指向暗区方向的所述暗区内的N/2行内的若干相邻或间隔行的光电二极管下方具有N型掺杂区，所述N型掺杂区包围光电二极管的N型掺杂层。5.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，所述光电二极管的N型掺杂层的掺杂浓度为2E15atom/cm3～1E18atom/cm3,所述N型掺杂区的掺杂浓度为5E15atom/cm3～5E18atom/cm3。6.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，所述N型掺杂区的掺杂深度为0.5μm～3μm。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于光电二极管的N型掺杂层表面的P型钉扎层。8.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，位于同一行的光电二极管下方的N型掺杂区为连续的掺杂区。9.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，位于同一行的光电二极管下方的N型掺杂区为若干分立的掺杂区。10.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，还包括：所述N型掺杂区表面具有金属互连结构。11.根据权利要求1或3所述的图像传感器，其特征在于，所述N型掺杂区的长度大于二极管阵列行的长度，部分N型掺杂区位于二极管阵列外部。12.根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，位于二极管阵列外部的部分N型掺杂区表面具有金属互连结构。13.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述N型掺杂区连接正电位。14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述正电位的范围为0.5V～3V。15.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底内形成光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括若干行平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，李文强，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31