固态成像设备制造技术

本发明专利技术提供了一种固态成像设备，其中，多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式设置。所述固态成像设备包括通过第一工艺形成的第一像素到像素隔离区和通过与所述第一工艺不同的第二工艺形成的第二像素到像素隔离区。每个单位像素包括一个或多个光感测区域和一个或多个信号读出电路区域。每个光感测区域包括一个或多个光电二极管、一个或多个传输晶体管和浮动扩散的一部分。所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管。在每个单位像素中，所述浮动扩散和所述像素内晶体管由多个光电二极管和传输晶体管共用。每个光电二极管和每个传输晶体管设置在通过所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区来隔离的部分中。所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区的交叉区设置在与所述浮动扩散和所述像素内晶体管的沟道区不同的位置上。散和所述像素内晶体管的沟道区不同的位置上。散和所述像素内晶体管的沟道区不同的位置上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态成像设备


[0001]本申请涉及一种固态成像设备。

技术介绍

[0002]固态成像设备可以用于将光信息转换为电信号。该固态成像设备包括以矩阵的形式设置的多个像素。为了隔离每个像素，可以提供像素到像素隔离区。
[0003]为了最小化像素大小，需要最小化像素到像素隔离区的间距。为此，还需要最小化光掩模的间距以形成像素到像素隔离区。但是，光掩模间距的最小化受到限制。
[0004]像素到像素隔离区可以通过两个工艺形成。也就是说，首先通过第一工艺形成第一像素到像素隔离区，然后通过第二工艺在偏移一半间距的位置上形成第二像素到像素隔离区。因此，像素到像素隔离区可以由光掩模的一半间距形成。
[0005]然而，在这些工艺中，在第一像素到像素隔离区和第二像素到像素隔离区的交叉区内植入剂量两次。这会影响设备的性能，并且会在输出图像上产生固定模式噪声。

技术实现思路

[0006]根据本申请的第一方面，提供了一种固态成像设备，其中，多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式设置。所述固态成像设备包括通过第一工艺形成的第一像素到像素隔离区和通过与所述第一工艺不同的第二工艺形成的第二像素到像素隔离区。每个单位像素包括一个或多个光感测区域和一个或多个信号读出电路区域。每个光感测区域包括一个或多个光电二极管、一个或多个传输晶体管和浮动扩散的一部分。所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管。在每个单位像素中，所述浮动扩散和所述像素内晶体管由多个光电二极管和传输晶体管共用。每个光电二极管和每个传输晶体管设置在通过所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区来隔离的部分中。所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区的交叉区设置在与所述浮动扩散和所述像素内晶体管的沟道区不同的位置上。
[0007]根据本申请的第二方面，所述信号读出电路区域包括一个或多个p阱电位区。所述多个像素内晶体管包括复位晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管。一个或多个交叉区设置在与所述p阱电位区相同的位置上。
[0008]根据本申请的第三方面，所述信号读出电路区域沿行方向和列方向设置。
[0009]根据本申请的第四方面，所述信号读出电路区域设置在每个单位像素的边界上和所述光感测区域之间。
[0010]根据本申请的第五方面，提供了一种固态成像设备，其中，多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式设置。所述固态成像设备包括通过第一工艺形成的第一像素到像素隔离区和通过与所述第一工艺不同的第二工艺形成的第二像素到像素隔离区。每个单位像素包括一个或多个光感测区域和一个或多个信号读出电路区域。每个光感测区域包括一个或多个光电二极管、一个或多个传输晶体管和浮动扩散的一部分。所述信号读出电路区域
包括多个像素内晶体管。在每个单位像素中，所述浮动扩散和所述像素内晶体管由多个光电二极管和传输晶体管共用。每个光电二极管和每个传输晶体管设置在通过所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区来隔离的部分中。所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区的交叉区设置在与所述浮动扩散不同的位置上。当所述交叉区与所述像素内晶体管的沟道区重叠时，所述重叠区的长度小于所述交叉区的一半长度。
附图说明
[0011]图1是成像系统的示例性框图。
[0012]图2是成像设备的示例性电路图。
[0013]图3示出了本申请第一实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。
[0014]图4示出了如何形成像素到像素隔离区。
[0015]图5示出了本申请第二实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。
[0016]图6示出了本申请第三实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。
[0017]图7示出了本申请第四实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。
[0018]图8示出了本申请第五实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。
[0019]图9示出了像素到像素隔离区的交叉区与像素内晶体管的沟道区重叠时产生的重叠区的容许长度。
[0020]图10A示出了截面AA'在成像设备的平面视图中的位置。
[0021]图10B示出了成像设备的截面视图。
[0022]图11是成像系统的另一示例性框图。
[0023]图12示出了相机系统的各种应用。
具体实施方式
[0024]在本申请提供的固态成像设备中，多个像素以矩阵的形式设置在衬底上。
[0025]图1是成像系统101的示例性框图。成像系统101包括像素阵列109、控制电路105、读出电路110和信号处理电路106。在像素阵列109中，多个像素以矩阵的形式设置在衬底上。控制电路105控制像素阵列109，读出电路110读出图像数据。信号处理电路106处理读出电路110读出的图像数据。
[0026]图2是成像设备的示例性电路图。该成像设备包括四个光电二极管PD1至PD4、四个传输晶体管TX1至TX4、浮动扩散FD、复位晶体管RST、源极跟随晶体管SF和行选择晶体管SEL。复位晶体管RST响应于复位信号而导通，并且使在浮动扩散FD中累积的电荷复位。光电二极管PD1至PD4通过光电转换产生与入射光量对应的电荷，并且累积产生的电荷。传输晶体管TX1至TX4中的一个传输晶体管响应于传输信号而导通，并且将在光电二极管PD1至PD4中的一个光电二极管中累积的电荷传输到浮动扩散FD。浮动扩散FD的电压由传输的电荷决
定。该电压施加到源极跟随晶体管SF的栅极。源极跟随晶体管SF向行选择晶体管SEL发送与浮动扩散FD的电压对应的像素信号。行选择晶体管SEL响应于行选择信号而输出Vout作为像素信号。
[0027]图3示出了本申请第一实施例提供的固态成像设备的一个单位像素中的元件的布局。一个单位像素包括四个光感测区域和一个信号读出电路区域。例如，四个光感测区域包括两个绿光感测区域、一个蓝光感测区域和一个红光感测区域。每个光感测区域包括一个光电二极管PD、一个传输晶体管TX和浮动扩散FD的一部分。信号读出电路区域包括一个p阱电位区PW和三个像素内晶体管。如果光电二极管是n型，则隔离区和阱电位区应该是p型。如果光电二极管是p型，则隔离区和阱电位区应该是n型。三个像素内晶体管包括复位晶体管RST、源极跟随晶体管SF和行选择晶体管SEL。但是，信号读出电路区域中包括的元件的数量并不限于上述数量。
[0028]在一个单位像素中，四个光电二极管PD分别连接到四个传输晶体管TX。四个传输晶体管TX连接到浮动扩散FD。信号读出电路区域设置在光感测区域下方的单位像素的边界上。浮动扩散FD和信号读出电路由四个光电二极管PD和四个传输晶体管TX共用。
[0029]每个光感测区域通过像素到像素隔离区来隔离。像素到像素隔离区形成为网格形状，以便围绕每个光感测区域。像素到像素隔离区防止光感测区域中的信号电荷泄漏到相邻光感测区域内。当浮动扩散或像素内晶体管形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固态成像设备，其特征在于，多个单位像素沿行方向和列方向以矩阵的形式设置；所述固态成像设备包括通过第一工艺形成的第一像素到像素隔离区和通过与所述第一工艺不同的第二工艺形成的第二像素到像素隔离区；每个单位像素包括一个或多个光感测区域和一个或多个信号读出电路区域；每个光感测区域包括一个或多个光电二极管、一个或多个传输晶体管和浮动扩散的一部分；所述信号读出电路区域包括多个像素内晶体管；在每个单位像素中，所述浮动扩散和所述像素内晶体管由多个光电二极管和传输晶体管共用；每个光电二极管和每个传输晶体管设置在通过所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区来隔离的部分中；所述第一像素到像素隔离区和所述第二像素到像素隔离区的交叉区设置在与所述浮动扩散和所述像素内晶体管的沟道区不同的位置上。2.根据权利要求1所述的固态成像设备，其特征在于，所述信号读出电路区域包括一个或多个p阱电位区；所述多个像素内晶体管包括复位晶体管、源极跟随晶体管和行选择晶体管；一个或多个交叉区设置在与所述p阱电位区相同的位置上。3.根据权利要求2所述的固态成像设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥诚司，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：