对模糊理象不敏感的图象传感器及其制造方法技术

图像传感器由一具有很多连接表面沟道的半导体衬底组成，沟道区由连接表面的沟道隔离区相互分开，而且进一步和相对表面平行延伸的半导体区相接．沟道区的掺杂浓度超过半导体区的掺杂浓度，而半导体区本身的掺杂浓度超过半导体衬底的掺杂浓度，半导体区的厚度在沟道区中心外有一个最小值．在这样的图像传感器中，在垂直表面的方向上可以实现电势变化，从而可强烈抑制“模糊”现象的产生．本发明专利技术也涉及这个图像传感器的制造方法．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一个图象传感器，该传感器组成如下由第一种导电类型材料构成半导体衬底，衬底上有很多由第一种导电类型材料构成的连接表面的沟道区域;这些沟道区与呈现在表面上的电极系统成直角;工作时，在上述沟道区域中收集和传输电荷;第一种导电类型材料构成的沟道，被由第二种导电类型材料构成的连接表面的沟道隔离区相互分开，并且进一步与第二种导电类型材料构成的，基本上与表面平行延伸的半导体区相连接。本专利技术进一步涉及该图象传感器的制造办法。上述的图象传感器，在工作时，把电压加到各电极上，结果在沟道中形成由势垒相互分开的势井图型。在一集聚时间中，由入射辐射产生于半导体材料内的电荷被收集在势井中，于是形成一个与入射图象相对应的电荷图象。在集聚时间后，加时钟电压到各电极，结果通过沟道区传输所收到的电荷群，并将这些电荷群，转送到存贮器。这样的方法，就是所谓的帧或场的转送方法(frame or field transfer method)，然后，在电视输入信号的下一个集聚周期中，对电荷进一步处理。由于基本上平行表面延伸的半导体区的存在，在电极之间加适当的电压，半导体区和衬底将会导致在表面和衬底之间的势垒变化，这种变化，在半导体区显示出一个电势位垒。这样从表面上看，在半导体材料中的势垒上面产生的电荷，将导致电荷图象的形成，而在势垒下面产生的电荷，将不会影响电荷图象的形成。由于长波辐射比短波辐射能更深地穿透半导体材料。势垒的位置决定了图象传感器的光谱灵敏度。在英国专利申请第2054961号开头的段落中，公开了一种图象传感器，器件中的半导体区和沟道区的掺杂浓度不超过衬底的浓度。结果，在沟道区收集的电荷可影响表面和半导体衬底之间的电势变化，其方式为在半导体区域中，最初出现的势垒，当超过给定的电荷值时，便在集聚周期中消失掉。在集聚周期内，由于强烈的局部辐射，在局部产生的电荷量将超过所说给定电荷量，超过的电荷，能流过半导体衬底。这样能防止集聚时间内，过剩的电荷可能遍布于沟道区出现的许多相连势井上。这种现象常常被称为“模糊现象”，它能引起电视图象中的特殊干扰线，这种模糊现象是由图象传感器获得的信号形成的。已知的图象传感器，是由半导体衬底及衬底表面上安排的两个半导体层组成的。其中靠上面的半导体层是由沟道区组成，该沟道区的掺杂浓度不超过半导体衬底的浓度。这样的结构通过在半导体材料中扩散杂质是不能获得的。若是在某种导电类型的半色体内扩散杂质，只能形成另一种导电类型的半导体区，其掺杂浓度大于前种导电类型的半导体内的杂质浓度。为了获得已知的图象传感器。必须在半导体衬底上，用外延的方法，首先生长第二种导电类型的半导体层，然后生长第一种导电类型的半导体材料。在这种层状结构里，通过在两层中扩散杂质的方法形成的沟道隔离区，延伸到这两层中较低的一层上。已知的图象传感器的另一个缺点是沟道区有一个宽度，这个宽度是在制造沟道隔离区时决定的。这些沟道区域将有一个最小宽度，其尺寸等于扩散所需窗口的最小尺寸，加上横向扩散两边的距离。在已知的图象传感器中，这个距离要比形成沟道区的层厚大。从相邻沟道区之间要求的中心距离开始，将要求的中心距离减去所需的扩散窗口宽度和大大超过两倍沟道厚度的值后得到沟道区的宽度。实际上，例如，要求的中心距离是10μm窗口宽度是4μm，沟道区的厚度是1μm，沟道区的宽度仅仅是大约3μm。因此已知的图象传感器，只能有比较狭的沟道区和比较宽的沟道隔离区。这是一个不理想的情况，因为这样不仅每单位面积能够收集和传输的电荷数量比较小，而且图象传感器因为这样不仅每单位面积能够收集和传输的电荷数量比较小，而且图象传感器因而只有一个比较低的灵敏度。在沟道区产生的电荷，能流到半导体衬底，并对图象的形成无任帮助。尤其为了这个目的，本专利技术提供了在开头段落里叙述的那种图象传感器，它利用在通道区内收集的电荷在导体衬底与表面之间产生电势变化，同时过剩电荷也能流过半导体衬底，而且传感器有比较宽的沟道区和比较窄的沟道隔离区。根据本专利技术，开始段落中叙述的图象传感器的特征是沟道区的掺杂浓度超过半导体区的浓度，半导体区本身的浓度又超过半导体衬底区的掺杂浓度。半导体区的厚度在与沟道垂直的方向上变化，在沟道区的中心处;为最小值。按照本专利技术，通过在具有第一导电类型的半导体衬底中扩散杂质的简单方法，能制造这种图象传感器。通过具有以一固定相对中心距离延伸的窗口的第一次掩模提供了第二导电型区，然后具有同一固定相对中心距离延伸的窗口的第二次掩模提供了构成沟道区的第一导电型区。第二次掩模的安排是使沟道区在第二导电型区之间的一半处构成，从而使沟道区由第二导电型的连接表面区(沟道隔离区)相互分开。与此同时，沟道区进一步和相对于表面的基本平行延伸的第二导电型区相连接。第二导电型区的厚度以与沟道区成直角的方向延伸并在沟道区的中心，有一个最小值。沟道区有一个掺杂浓度，它超过位于其下的半导体区的浓度，而后者超过半导体衬底的浓度。结果可产生有效的“反模糊现象”。根据本专利技术，在图象传感器中，沟道区的宽度是等于第二次掩模中的窗口宽度加上窗口横向扩散间的距离。这个距离基本上等于沟道区的厚度。在这种情况下，一个限制因素是在两个窗口之间的最小距离必须得到保证。已知沟道区之间要求得到的中心距离后，这些沟道区的最大宽度是等于该中心距离减去最小窗口距离后加上沟道区厚度的两倍。前述的实际方案是，中心距离为10μm，最小窗口宽4μm，沟道区的厚度1μm从而沟道区的宽度至少为8μm。和已知的图象传感器相比，本专利技术的图象传感器，有比较宽的沟道区和比较窄的沟道隔离区。本专利技术进一步涉及开头段落中叙述的图象传感器的制造方法。这方法的特征是通过对以固定相对中心距离延伸的窗口进行第一次掩模来扩散杂质在第一导电型半导体衬底上提供第二导电型半导体区;然后通过对具有以同样固定相对中心距离延伸的窗口进行第二次掩模来提供构成沟道区的第一导电型半导体区。第二次掩模的安排使得在第二导电型区之间的一半处形成沟道区。这样，通过简单的扩散技术便可获得图象传感器，其中沟道区被第二导电型材料构成的连接表面半导体区(沟道隔离区)相互分开，沟道区进一步和第二导电型的半导体区相连。沟道区有一个掺杂浓度，它超过半导体区的浓度，半导体区本身的浓度又超过半导体衬底的浓度。半导体区的厚度，在与沟道区垂直的方向上变位，并在沟道区的中心位置达到最小值。使用如此方法形成的图象传感器，可强烈的阻止“模糊现象”的产生。在下面，使用带有附图的例子，将更全面的描述本专利技术。图1示出了根据本专利技术获得的图象传感器一实施例的平面示意图;图2为图1所示的图象传感器沿Ⅱ-Ⅱ线切割的剖面图;图3为图1所示的图象传感器沿Ⅲ-Ⅲ方向切割的剖面图;图4为按照本专利技术构成的图象传感器在与表面垂直的方向上的电势变化;图5、6、7为图1、2、3中所示的图象传感器的制造步骤。附图是简图，不标尺寸，并为了清楚起见，在横截面上，特别是在厚度方向上的尺寸是大大地放大了。相同导电类型的半导体区用相同方向的阴影线来画，并且一般用相同参考数字来表示相应的部分。图1到图3用图解方法表示一图象传感器，该图像传感器由第一导电型的半导体衬底1组成，本例中是采用n型硅衬底。衬底的表面2与一些第一导电型沟道区7连接，沟道本文档来自技高网...

【技术保护点】
图象传感器是由第一导电型半导体衬组成，衬底上有许多第一导电型连接表面的沟道区域，这些沟道区与衬底表面上的电极系统相垂直，工作时，在沟道区域中收集和传输电荷，这些沟道区由第二导电型连接表面的沟道隔离区相互分开，并且进一步和相对表面平行延伸的第二导电型半导体区相连接，其特征是：沟道区掺杂浓度超过半导体区的掺杂浓度，而半导体区本身的掺杂浓度又超过半导体衬底的掺杂浓度，半导体区的厚度沿沟道区垂直方向变化，在沟道中心达到最小值。

【技术特征摘要】
1.图象传感器是由第一导电型半导体衬组成，衬底上有许多第一导电型连接表面的沟道区域，这些沟道区与衬底表面上的电极系统相垂直，工作时，在沟道区域中收集和传输电荷，这些沟道区由第二导电型连接表面的沟道隔离区相互分开，并且进一步和相对表面平行延伸的第二导电型半导体区相连接，其特征是沟道区掺杂浓度超过半导体区的掺杂浓度，而半导体区本身的掺杂浓度又超过半导体衬底的掺杂浓度，半导体区的厚度沿沟道区垂直方向变化，在沟道中心达到最小值。2.根据权利要求1所述的图象传感器，其特征是在沟道区的中心断开半导体区，并在此切槽。3.根据权利要求2中所述的图象传感器，其特征是槽在与沟道区相垂直的方向的尺寸大于半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍德金斯，
申请(专利权)人：菲利普光灯制造厂，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]