用于使图像传感器的像素阵列的一个或一个以上暗区域与有源阵列或与外围电路隔离的势垒区域包含Ｎ阱像素隔离区域。所述Ｎ阱像素隔离区域包含至少一个Ｎ阱植入物或至少一个Ｎ阱条带。所述Ｎ阱像素隔离区域邻近像素单元，所述像素单元包括所述暗区域。在所述势垒区域中添加Ｎ阱会通过减少或消除所述Ｎ阱隔离区域下方的势垒像素区中的中性Ｐ－ＥＰＩ区域来改进所述势垒区域的隔离特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置领域，明确地说，涉及用于图像传感器的经改进的隔离技术。背景技水图像传感器通常包含以行和列布置的像素单元阵列。每一像素单元包含光电转换装 置，用于将入射在所述阵列上的光转换成电信号。图像传感器还通常包含外围电路，用 于控制所述阵列的装置，且用于将电信号转换成数字图像。图1说明典型CMOS图像传感器100的一部分。图像传感器100包含像素单元110 的阵列105。像素单元110以列和行布置，所述阵列的一部分145展示此布置具有四个 像素单元，每一行和列中具有两个像素单元。阵列105包含位于有源阵列区域115中的 像素单元110，和位于黑色区域120中的像素单元110。黑色区域120类似于有源阵列 区域115，只是通过(例如)金属层、黑色滤光片阵列或任何不透明材料来防止光到达 黑色区域120中的像素单元110的光电转换装置。可使用来自黑色区域120的像素单元 110的信号来确定阵列105的黑色电平，其用于调节图像传感器100所产生的所得图像。图2A和图2B分别展示示范性四晶体管(4T)像素单元110的俯视布置和电气示 意图。像素单元110通过接收光的光子和将那些光子转换成电子而起作用。为此，像素 单元110中的每一者包含光电传感器205，或任何类型的光电转换装置，例如光电门、 光电导体或其它光敏装置。光电传感器205包含光电传感器电荷积聚区域210和p型表 面层215。每一像素单元110还包含转移晶体管220，用于将来自光电传感器电荷积聚区域210 的电荷转移到浮动扩散区域225和复位晶体管230，用于在电荷转移之前，使浮动扩散 区域225复位到预定的电荷电平Vaa-pix。像素单元110还包含源极跟随器晶体管235， 用于接收并放大来自浮动扩散区域225和行选择晶体管240的电荷电平，以控制像素单 元110的内容从源极跟随器晶体管235的读出。如图2A中所示，复位晶体管230、源 极跟随器晶体管235和行选择晶体管240分别包含源极/漏极区域245、 250和255。若干触点260、 265和270为像素单元110提供电连接。举例来说，如图2A中所示， 复位晶体管230的源极/漏极区域245通过第一触点260电连接到提供Vaa-pix的阵列电 压源极端子；源极跟随器晶体管235的栅极通过第二触点265连接到浮动扩散区域225;且输出电压Vout通过第三触点270从像素单元110输出。再次参看图1，在阵列105的像素单元110响应于入射光而产生电荷之后，通过在 阵列105外围的电路125来读出并处理指示电荷电平的电信号。外围电路125通常包含 行选择与驱动器电路130以及列或读出选择电路135，用于激活阵列105的特定行和列； 以及其它电路140，其可包含模拟信号处理电路、模拟到数字转换电路和数字逻辑处理 电路，如此项技术中所已知。外围电路125可邻近阵列105而定位，如图1中所示。理想上，每一光电传感器205所接收到的光直接从正被成像的来源行进穿过面向光 剌激的像素表面，并撞击光电传感器205。然而，实际上，进入光电子转换器的光通过 像素结构的反射和折射而发生散射。因此，单个光电传感器205可接收漫射光，例如既 定用于阵列中的相邻光电传感器的光。此漫射光(被称为光学"串扰")降低了所渲染 图像的质量和准确性。随着成像器变得更小且阵列像素密度增加，与光学串扰相关联的 问题变得越来越明显。光学串扰在彩色成像器中尤其成问题，其中每一像素承担专门的光检测作用。典型像素中的光电传感器对较宽的光能量谱敏感。因此，像素阵列的像素提供光加强信3 (light intensive signal)。可使用彩色滤光片来限制撞击特定光电传感器的光的波长，以 提供彩色图像。在彩色成像器中，彩色滤光片镶嵌阵列(color filter mosaic array， CFA) 布置在相应光电传感器的光径中，以给予成像器色彩敏感性。在大多数情况下，使用红 绿蓝(RGB)三色图案，使得每一像素单元响应这些颜色中的一者，不过也可使用其它 彩色图案。CFA以某一图案布置，其中已知的拜耳图案(Bayer pattern) 145 (图l)为 所使用的主要布置。结果是能够在可见光谱中渲染彩色图像的成像器。理想上，每一光电传感器将只接收既定供其转换的那些波长的光。然而，实际上， 像素之间的光学串扰允许光直接穿过一个彩色滤光片以撞击另一像素，导致所述像素记 录比正被査看的图像中实际存在的光更多的光。另外，CFA的缺陷将允许呈(例如)进 入红像素的一些蓝光和绿光或进入蓝像素和绿像素的红光的形式的额外串扰。所述各种 类型的串扰降低了所产生图像的准确性。另外，为了获得高质量图像，重要的是，外围电路125不干扰阵列105的像素单元 110。在操作期间，外围电路125产生电荷载流子，例如电子。如果外围电路125邻近 于阵列105,那么外围电路125所产生的电子可能行进到阵列像素单元110 (尤其是在 邻近外围电路125的阵列105的边缘上的那些像素单元110)并对其进行干扰。干扰电 子被误解为真实像素信号，且可能发生图像失真。常规图像传感器100中所遇到的另一问题是有源阵列区域115对黑色区域120的干扰。当非常亮的光入射在有源阵列区域115的邻近黑色区域120的像素单元110上时， 可能发生模糊现象，且来自有源阵列区域115的这些像素单元110的过量电荷可能行进 到邻近黑色区域120中的像素单元110，并对其进行干扰。这可能导致不准确的黑色电 平以及所得图像的失真。模糊现象和电子扩散穿过P-外延(Epi)和P+衬底两者也是可能的，且可能取决于 Epi的厚度、衬底掺杂和少数载流子在硅中的寿命。虽然已经使用势垒像素来减少穿过 P-Epi的扩散分量，但当将不充分的空间分配给势垒像素时，势垒像素仍允许穿过衬底 的模糊现象和扩散。随着Epi的厚度增加，穿过Epi的模糊现象的效应也增加。必须在 阵列与暗像素之间分配许多势垒像素，以减少模糊现象和电子扩散。所分配的像素单元 的数目视P-Epi和/或P+衬底中的扩散长度(电子可行进的长度)而定。因此，具有经改进的图像传感器将是有利的，其中通过要求减少数目的像素投入到 势垒区，使得黑色区域所经历的来自有源区域的干扰减少，黑色区域上来自外围电路的 干扰减少，且/或改进图像传感器。
技术实现思路
本专利技术的示范性实施例提供一种经改进的用于隔离图像传感器的装置的势垒区域。 所述经改进的势垒区域包含通过组合势垒像素与一个或一个以上N阱条带或通过将一 个或一个以上N阱植入物并入势垒像素的光电传感器植入物中，来增强势垒像素的隔离 特性。 附图说明本专利技术的前述和其它优势和特征将从下文参考附图而提供的对示范性实施例的详细描述变得更加明显，其中图1是常规图像传感器的俯视平面图框图； 图2A是常规CMOS像素单元的俯视平面图； 图2B是图2A的像素单元的示意图3A和图3B是根据本专利技术示范性实施例的图像传感器的俯视平面图框图； 图3C是包含象征中性P- EPI中的电子扩散的箭头的目前技术水平的势垒像素； 图3D是包含象征中性P- EPI中的电子扩散的箭头的N阱势垒像素； 图4A到图4F描绘在中间处理阶段形成图3A的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像传感器，其包括： 衬底； 像素单元阵列，其形成为与所述衬底相关联，其中所述像素单元阵列包含有源阵列区域和黑色区域；以及 至少一个Ｎ阱像素隔离区域，其形成于所述有源阵列区域与所述黑色区域之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德A毛里松，因纳帕特里克，
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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