具有非對稱傳輸柵溝道摻雜的像素的製作方法
2023-05-22 08:04:36
專利名稱：具有非對稱傳輸柵溝道摻雜的像素的製作方法
背景技術：
比起採用3電晶體CMOS圖像傳感器的攝影機，採用4電晶體像素結構(其具有埋入式門控二極體)的互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的數字攝影機通常提供更好的圖像質量，因為埋入式光電二極體配置減少了表面產生的電流量，從而減少了暗電流，並且還因為用於訪問光電二極體的傳輸柵允許使用相關的雙採樣，從而降低了噪聲。然而，如下所述，可能在除了光電二極體之外的像素區域中產生暗電流。
4電晶體像素典型地包括光電二極體、電荷到電壓轉換區域(「浮動擴散」)和電荷傳輸區域。在襯底(例如矽)中構建光電二極體和浮動擴散，而電荷傳輸區域則典型地是位於二極體和浮動擴散之間的MOSFET(「傳輸柵」)。
像素具有兩個操作模式，電荷收集或集中(integration)模式和電荷傳輸或讀出模式。在所述集中之前，將浮動擴散設成「高」電壓並且開啟傳輸柵，以便從光電二極體提取所有電子並使其變得「完全耗盡」。在集中期間，把傳輸柵保持在低電壓(例如接地)，並且將該二極體曝光並收集由光生成的電子。在集中周期結束時，在讀出模式期間，再次將浮動擴散設成「高」電壓並且開啟傳輸柵，以便將電子從光電二極體經由電荷傳輸區域傳輸到浮動擴散。
電荷傳輸區域本質上是「通常關閉」的溝道區域或者增強模式類型的NMOSFET。在集中期間，「關閉」傳輸柵。然而，即使關閉了傳輸柵，也可能在該溝道區域的表面中產生電流，特別是在離光電二極體最近的區域中。該電流對暗電流有所貢獻，並且由不同於入射光的源(例如熱)產生。因為它靠近光電二極體，所以該暗電流可能在集中期間洩露入光電二極體，因此導致「噪聲」並且限制像素的成像性能。
為了減少在該區域中產生的暗電流，一類像素結構採用具有基本上沿者注入有摻雜劑的傳輸柵的整個長度和寬度延伸的表面區域的電荷傳輸區域，該摻雜劑增強該電荷傳輸區域相對於襯底的導電性。通過以這種方式來增強導電性，當該傳輸柵被保持在低電壓電平時，電荷傳輸區域的表面區域聚積有「空穴」，以便在該區域內抑制暗電流的產生。
圖像質量也可能受到從光電二極體到浮動擴散的不完全電荷傳輸和表面下洩露電流的不利影響。在電荷傳輸周期期間，將傳輸柵電壓設成「高」。當電荷被從光電二極體傳輸到浮動擴散時，浮動擴散的電勢開始下降，而光電二極體的電勢則開始上升。如果浮動擴散的電勢下降到傳輸柵溝道表面電勢的電平，那麼當把傳輸柵電壓朝接地下降時，正在從光電二極體傳輸的電荷中的一些可能保留在傳輸柵溝道區域中直到電荷傳輸周期結束。這時，一些這種電荷(即電子)可能返回到光電二極體而不是被傳輸到浮動擴散。這有時被稱作「回溢(spill-back)」或「回濺(slosh-back)」。這種不完全的電荷傳輸可能影響在下個集中周期期間聚積和傳輸的電荷量，從而產生圖像滯後或者時間噪聲。
當電子從光電二極體區域轉移動到浮動擴散時，在集中期間出現表面下洩漏。這種洩漏將導致對於在集中周期期間收集的電荷量的不正確讀取，因此降低了圖像質量。
雖然上述結構通常在通過將摻雜劑注入整個電荷傳輸區域以增強相對於襯底的導電性從而減少暗電流方面是有效的，但是這種結構並沒有解決表面下洩漏電流和由於電荷回溢導致的圖像滯後的問題。
發明內容
一方面，本發明提供一種像素，其包括第一導電類型的襯底、具有與第一導電類型相反的第二導電類型並且被配置來將入射光轉換成電荷的光電探測器、具有第二導電性的浮動擴散以及在該光電探測器與該浮動擴散之間的傳輸區域。在該傳輸區域上方形成一個柵，該柵與該光電探測器部分重疊並且被配置成從光電探測器到浮動擴散傳輸電荷。第一導電類型的釘扎(pinning)層從該柵至少延伸跨越該光電探測器。第一導電類型的溝道區域一般從該柵的中點至少延伸跨越該光電探測器並且是通過注入第一導電類型的摻雜劑而形成的，其濃度使得該傳輸區域的接近光電二極體的摻雜劑濃度比接近浮動擴散的摻雜劑濃度更高。
參照附圖能更好地理解本發明的各實施例。附圖中的元件不必是相互成比例的。相同的附圖標記表示相應的類似部件。
圖1是說明依據本發明的像素的一個實施例的示意框圖。
圖2是說明示例性摻雜劑濃度等高線的圖1的像素的一部分的橫截面視圖。
圖3A是說明在圖2的像素中以恆定深度注入的硼和磷的示例性濃度的曲線圖。
圖3B是說明在圖2的像素中以恆定深度注入的硼和磷的示例性濃度的曲線圖。
圖3C是說明在圖2的像素中以恆定深度注入的硼和磷的示例性濃度的曲線圖。
具體實施例方式
在隨後的詳細描述中對附圖進行參照，其中以舉例的方式說明可以用於實踐本發明的特定實施例。在這方面，諸如「頂部」、「底部」、「正面」、「背面」、「前」、「後」等等方位術語用於參照所描述的圖的指向。因為本發明各實施例的組件可以被定位成許多不同的指向，所以使用方位術語是為了說明而非限制的目的。應當理解，可以使用其它實施例，並且在不脫離本發明的範圍的情況下可以作出結構以及邏輯上的改變。因此，隨後的詳細描述並沒有限制的意義，本發明的範圍由所附權利要求書限定。
圖1的示意框圖說明根據本發明採用非對稱溝道摻雜的CMOS像素30的一個實施例。像素30包括第一導電類型的襯底32和光電探測器34，該光電探測器34是由具有與第一導電類型相反的第二導電類型的注入物形成的，並且被配置來在集中周期期間收集入射光以及將入射光轉換成電荷。光電探測器34可以是光電二極體或者釘扎光電二極體(pinned-photodiode)。所說明的CMOS像素30通常指4電晶體、埋入式門控光電二極體像素，其中光電探測器34包含釘扎光電二極體。
在具有第二導電類型的注入物的襯底32中形成浮動擴散區域36。襯底32的傳輸區域38在光電二極體34和浮動擴散36之間延伸。在傳輸區域38上方形成傳輸柵(TX)40(有時稱作訪問電晶體)，並且該傳輸柵與光電二極體34至少部分重疊。絕緣層42將TX柵40與襯底32的表面44分離。第一導電類型的釘扎層46一般被定位在表面44和光電探測器34之間，並且從TX柵40至少延伸跨越光電二極體34。
具有相對於襯底32增強的導電類型的溝道區域48至少部分地與釘扎層46重合，並且處於比釘扎層46更深的深度。溝道區域48一般從TX柵40的中點至少延伸跨越光電二極體34，以使得溝道區域48和光電二極體34形成結。該傳輸區域38的接近光電二極體34的摻雜劑濃度比接近浮動擴散36的摻雜劑濃度更高。實際上，用與襯底32相同導電類型的摻雜劑對傳輸區域38進行非對稱摻雜，使得該傳輸區域38的接近光電二極體34的摻雜劑濃度比接近浮動擴散36的摻雜劑濃度更高。
在一個實施例中，如圖所示，襯底32是p型導電類型(例如p型矽)，光電二極體34與浮動擴散36是n型導電類型。在一個實施例中，釘扎層46和溝道區域48包括和襯底32相同類型的附加摻雜劑，如所示的p型。在一個實施例中，襯底32、釘扎層46和溝道區域48的摻雜劑包括硼。在一個實施例中，襯底32、釘扎層46和溝道區域48的摻雜劑選自由硼、鋁、鎵和銦構成的組。在一個實施例中，光電二極體34和浮動擴散36的摻雜劑包含磷。在一個實施例中，光電二極體34和浮動擴散區的摻雜劑選自由磷和砷構成的組。
像素30進一步包括復位(RST)電晶體52、行選擇(RS)電晶體54和源跟隨器(SF)電晶體56。復位電晶體52的源極耦合到浮動擴散36，並且其漏極耦合到電壓源(VDD)58。SF電晶體36的柵極耦合到RST電晶體52的源極，並且其漏極耦合到VDD58。RS 54的漏極耦合到SF電晶體56的源極，並且其柵極耦合到與像素30相關聯的圖像傳感器陣列的列總線60。
像素30基本上在兩個模式中操作，集中模式和讀出模式。初始地，像素30處於復位狀態，其中TX柵40和RST柵52被開啟，以便從光電二極體34到浮動擴散36移動電荷。為了開始集中，關閉TX柵40和RST電晶體52。在集中期間，光電二極體34收集具有和入射到光電二極體34的光子通量的數量成比例的電荷的光生電子。所聚積電荷量代表入射到光電二極體34上的光強度。在集中期間，溝道區域48和釘扎層46的硼注入物起到防止表面44附近的載流子生成的屏障的作用。
當像素30已經在所需要的周期內集中了電荷之後，開啟RST電晶體52並且將浮動擴散36設為近似等於VDD58的電平。在一個實施例中，VDD58在2.5伏到5伏的範圍內。在一個實施例中，VDD58近似為3.3伏。然後在列總線60處經由RS電晶體54和SF電晶體56對浮動擴散36的復位電平進行採樣，該復位電平近似等於VDD58減去閾值。
隨後，將TX柵40上的電壓設成高，從而在傳輸區域38中形成反轉層並且使傳輸區域38變得導通。結果，由光電二極體34聚積的電子開始從較低電壓的光電二極體34經由傳輸區域38被傳輸到較高電壓的浮動擴散36，從而使得浮動擴散36的電壓電平下降。在傳輸周期的末尾，將TX柵40返回到接地，以便在下一個集中周期內隔離光電二極體34。然後，在列總線60處經由RS電晶體54和SF電晶體56讀出浮動擴散36的所「聚積」的電壓電平。在被採樣的復位電平和所聚積的電壓電平之間的差構成了與入射到光電二極體34上的光強度成比例的圖像信號。比較被採樣的復位電平和所聚積的電壓電平的過程一般被稱作「雙採樣」。
在讀出周期期間，當把電子從光電二極體34傳輸到浮動擴散36時，浮動擴散36的電勢開始從復位電平下降，而光電二極體32的電勢開始升高。如果當TX柵40被返回到接地時在光電二極體34和浮動擴散36之間的電勢差不顯著，則位於傳輸區域38中的電子以及還可能有位於浮動擴散36中的電子可能返回光電二極體34並且不被包括在圖像信號中。光生電子以這種方式返回光電二極體有時被稱作電荷「回濺」。這種回濺導致「圖像滯後」，其中，下一集中周期的光生電子包含有當前集中周期的返回電子，從而降低了圖像質量。
依據本發明通過注入溝道區域48得到的傳輸區域38的非對稱摻雜被配置來減少和/或消除這種電荷回濺。在像素30的操作期間，所注入的p型摻雜劑(例如硼)是帶負電的固定離子。因為摻雜劑注入物的非對稱性，所以鄰近光電二極體34的較高濃度摻雜劑在鄰近光電二極體34的傳輸區域38產生了靜電電勢，該靜電電勢比由鄰近浮動擴散36的較低濃度摻雜劑產生的鄰近浮動擴散36的靜電電勢更低。結果，當TX柵40的電壓在電荷傳輸過程完成時從高電壓返回到接地時，在傳輸區域38中的光生電子流動到更高的電勢，從而流動到浮動擴散36。
實際上，傳輸區域38的非對稱摻雜將光生電子「推」到浮動擴散36，而溝道區域48的較高摻雜劑濃度形成從傳輸區域38到光電二極體48的屏障。應當注意到，通過把溝道區域48從傳輸區域38至少延伸跨越光電二極體34，溝道區域48對於光電二極體34呈現基本均勻的電勢。這樣，溝道區域48在電荷傳輸過程期間成為阻止電子從光電二極體34流出的電勢屏障的可能性被降低，並且電子能夠自由地流動到浮動擴散36。
還應當注意到，雖然一些像素結構包括傳輸區域的表面摻雜，但是這種摻雜在傳輸區域內通常是對稱的，以便減少在該傳輸區域中的暗電流的產生。因此，傳統像素結構的傳輸區域的對稱表面摻雜不像依據本發明的傳輸區域38的非對稱摻雜那樣會減少電荷回濺。
在一個實施例中，像素30進一步包括與襯底32具有相同導電類型的非對稱反擊穿注入物。在一個實施例中，該反擊穿注入物包含硼。在一個實施例中，如圖所示，該非對稱反擊穿注入物包括一般由圖1中的虛線表示的中間反擊穿注入物70和深度反擊穿注入物72。在一個實施例中，注入所述中間和深度反擊穿注入物70和72，以使摻雜從近似地TX柵40的中心延伸進入浮動擴散區域36，從而使反擊穿注入物在像素30的寬度上非對稱。
反擊穿注入物的使用是公知的，並且其被應用於一些傳統的像素結構中，以便減少產生自光電二極體的區域中的入射光的電子到浮動擴散區域的表面下洩漏。光生電子到浮動擴散的這種洩漏將導致不正確的圖像信號，這是由於光電探測器將不能收集到所有的光生電子，因此不是所有的光生電子都作為電荷傳輸過程的一部分而被包括和測量。
雖然傳統像素結構的反擊穿注入物一般在減少表面下洩漏方面是有效的，但是這種注入物在像素中一般是被對稱地注入的，包括在光電探測器的區域內也是如此。因此，雖然在減少表面下洩漏方面有效，但是在光電探測器的區域中的注入物可能會干擾光電探測器對光生電子的收集，特別是在表面中的較深處產生的那些電子。
在另一方面，本發明的中間和深度反擊穿注入物70和72被非對稱地注入，使得接近浮動擴散36的注入摻雜劑(例如硼)的濃度比鄰近光電二極體34的諸如摻雜劑濃度更大。以與上面關於傳輸區域38所述的相似的方式，接近浮動擴散36的較高濃度摻雜劑產生相對於鄰近光電二極體34的較低濃度摻雜劑的較低的靜電電勢。這樣，中間和深度非對稱反擊穿注入物70和72充當對於浮動擴散36的電子屏障，並且把光生電子「推」向光電二極體34。而且，由於中間和深度反擊穿注入物70和72一般地不延伸進入光電二級管34，所以它們不像傳統對稱反擊穿注入物那樣會干擾光生電子的收集。
總之，依據本發明，通過利用溝道區域48產生傳輸區域38的非對稱摻雜，像素30減少了電荷回濺的發生，因此通過降低圖像滯後的影響改善了圖像質量。另外，依據本發明，通過採用非對稱反擊穿注入物70和72，像素30進一步通過減少表面下電子洩漏而改善了圖像，同時不幹擾光電二極體34收集光生電子。
圖2是圖1的像素30的一部分的橫截面圖，其說明了用於產生傳輸區域38的非對稱摻雜和反擊穿注入物70和72的襯底32中的硼濃度水平的示例性等高線。附圖標記80代表沿x軸指出的跨越像素寬度的距離(以微米測量)，附圖標記82代表沿y軸指出的在像素30的表面44以下的深度(以微米測量)。
在圖2中，用實線說明光電二極體34、浮動擴散36、釘扎層46、溝道區域48以及中間和深度反擊穿注入物70和72，而以隱線說明硼等高線84到108。雖然光電二級管34的邊界由圖1和2說明為一般垂直於襯底32的表面44，但是在一個實施例中，形成接近TX柵40的光電二極體34的注入物的邊緣的角度一般是朝向TX柵40的中部區域，以使光電二極體34有角度地在TX柵40下延伸。
典型地按照襯底的每立方釐米(cm3)體積的注入摻雜劑原子數來測量注入物的濃度。在一個實施例中，硼等高線84代表硼濃度為襯底32的每立方釐米4.6×106個硼原子的區域(4.6e16/cm3)，等高線86為2e16/cm3的硼濃度，等高線88為1e16/cm3的硼濃度，等高線90為4.6e15/cm3的硼濃度，等高線92為2e15/cm3的硼濃度，等高線94為1e16/cm3的硼濃度，等高線96為2e16/cm3的硼濃度，等高線98為4.6e16/cm3的硼濃度，等高線100為1e17/cm3的硼濃度，等高線102為2e17/cm3的硼濃度，等高線104為4.6e17/cm3的硼濃度，等高線106為1e18/cm3的硼濃度，等高線108為2e18/cm3的硼濃度。
在圖2說明的實例中，可以看到溝道區域46的硼濃度以及中間和深度反擊穿注入物70和72的硼濃度一起提供一個傳輸區域，該傳輸區域的鄰近光電二極體34的硼濃度比鄰近浮動擴散36的更高，並且在浮動擴散36的區域中的反擊穿注入物的硼濃度比鄰近光電二極體34的更高。
應當注意，圖2說明的硼濃度代表像素30的特定實現方式。也可以採用其他硼濃度和其他摻雜劑注入物。在一個實施例中，注入物濃度使得接近光電二極體34的傳輸區域38的摻雜劑濃度在1.5×1018/cm3到4.5×1018/cm3的範圍內。在一個實施例中，注入物濃度使得接近浮動擴散36的傳輸區域38的摻雜劑濃度在7.0×1015/cm3到1.3×1016/cm3的範圍內。在一個實施例中，注入物濃度使得接近光電二極體34的摻雜劑濃度與接近浮動擴散36的摻雜劑濃度的比率大約在150到650的範圍內。
圖3A是說明跨越像素30的從0.30微米到1.50微米的寬度的、在近似0.05微米的恆定深度處的示例性硼濃度的曲線圖120。附圖標記122表示沿x軸說明的跨越像素30的寬度的距離(以微米為單位)，附圖標記124表示沿y軸說明的注入物濃度。由曲線126來表示硼濃度水平。由曲線128表示磷濃度水平。為了清晰起見，在圖2中並未示出磷濃度等高線。然而，在圖3A中示出了n型磷注入物以說明在用於形成光電二極體34和浮動擴散36的硼注入物和磷注入物之間的關係。
圖3B是說明跨越像素30的從大約0.30微米到1.50微米的寬度的、在近似0.25微米的恆定深度處的示例性硼濃度的曲線圖140。附圖標記142表示沿x軸說明的跨越像素30的寬度的距離(以微米為單位)，附圖標記144表示沿y軸說明的注入物濃度。由曲線146表示硼濃度水平。由曲線148表示磷濃度水平。為了清晰起見，在圖2中並未示出磷濃度等高線。然而，在圖3B中示出了n型磷注入物以說明在用於形成光電二極體34和浮動擴散36的硼注入物和磷注入物之間的關係。
圖3C是說明跨越像素30的從0.30微米到1.50微米的寬度的、在近似0.5微米的恆定深度處的示例性硼濃度的曲線圖160。附圖標記162表示沿x軸說明的跨越像素30的寬度的距離(以微米為單位)，附圖標記164表示沿y軸說明的注入物濃度。由曲線166表示硼濃度水平。由曲線168表示磷濃度水平。為了清晰起見，在圖2中並未示出磷濃度等高線。然而，在圖3C中示出了n型磷注入物以說明在用於形成光電二極體34和浮動擴散36的硼注入物和磷注入物之間的關係。
應當注意到，本發明的溝道區域48以及反擊穿區域70和72的注入包括兩步驟的掩模操作。在溝道區域48的形成過程中採用第一掩模，並且在中間和深度反擊穿注入物70和72的形成過程中採用第二掩模。在一個實施例中，採用硼離子束在釘扎層46、溝道區域48以及中間和深度反擊穿注入物70和72的形成過程中注入硼離子。在一個實施例中，用具有近以20KeV的能級的硼離子束來形成釘扎層46，並且用具有近似41KeV的能級的硼離子束來形成溝道區域48。類似地，使用其能級比用於形成中間反擊穿注入物70的硼離子束更高的硼離子束來形成深度反擊穿注入物72。在一個實施例中，中間反擊穿注入物70在距離表面44的0.3微米的深度處具有峰值硼濃度，而深度反擊穿注入物72在距離表面44的0.6微米的深度處具有峰值硼濃度。
一般來說，為了降低成本以及減少製造時間，使用相同的掩模來形成傳統像素結構的傳輸區域注入物和反擊穿注入物。因此，當使用相同掩模時，必須十分注意適當地排列該掩模，因為傳輸區域注入物最好儘可能地靠近光電二極體以減少暗電流，而反擊穿注入物最好至少與光電二極體隔開一定距離以防止幹擾其操作。這樣，最優地排列掩模就成了問題。而且，因為對兩個注入物都使用相同的掩模並且因為希望用對稱注入物來注入傳輸區域以減少暗電流，所以反擊穿注入物也是對稱的。如前所述，這種對稱配置可能會干擾光電二極體對光生電子的收集。
通過使用兩個掩模，即在溝道區域48的形成過程中使用一個並且在中間和深度反擊穿注入物70和72的形成過程中使用一個，本發明避免了這些問題。可以最優地放置第一掩模以形成溝道區域48，並且可以最優地放置第二掩模以形成反擊穿注入物70和72。而且，反擊穿注入物70和72並不限於對稱地跨越像素30的寬度。
雖然這裡已說明和描述了特定實施例，但是本領域的一般技術人員應當意識到，在不脫離本發明的範圍的情況下，所述特定實施例可以有各種替換實現方式和/或等效實現方式。本申請意圖覆蓋這裡討論的特定實施例的任何適配或者變化。因此，本發明僅由所附權利要求書及其等效表述限定。
權利要求
1.一種像素，包含第一導電類型的襯底具有與第一導電類型相反的第二導電類型並且被配置來將入射光轉換成電荷的光電探測器；第二導電類型的浮動擴散；在該光電探測器與該浮動擴散之間的傳輸區域；在該傳輸區域上形成的柵，該柵與該光電探測器部分重疊並且被配置成從該光電探測器向該浮動擴散傳輸所述電荷；第一導電類型的釘扎層，其從該柵至少延伸跨越該光電探測器；以及第一導電類型的溝道區域，其一般從該柵的中點至少延伸跨越該光電探測器，其中該溝道區域是由第一導電性的摻雜劑的注入物形成的，其濃度使得該傳輸區域的接近該光電二極體的摻雜劑濃度比接近該浮動擴散的摻雜劑濃度更高。
2.如權利要求1所述的像素，其中，所述光電探測器包含光電二極體，並且其中所述溝道區域至少部分地與所述釘扎層重合併且處於比該釘扎層更深的深度，並且該溝道區域與該光電二極體形成結。
3.如權利要求1所述的像素，其中所述電荷包含電子並且所述摻雜劑包含固定的帶負電的離子，並且其中在電荷傳輸過程期間，當給所述柵通電時，由接近所述光電探測器的較高摻雜劑濃度的帶負電的離子產生的靜電勢比由接近所述浮動擴散的較低摻雜劑濃度的帶負電的離子產生的靜電勢更低，從而使得所述較高摻雜劑濃度形成對於該光電探測器的屏障，並且當對所述柵斷電時該傳輸區域中的電子流動到該浮動擴散。
4.如權利要求1所述的像素，其中所述摻雜劑濃度一般從基本上所述柵的中點到該柵和所述光電探測器的重疊區域增加。
5.如權利要求1所述的像素，其中所述摻雜劑濃度在所述柵和浮動擴散的重疊區域中處於第一水平，在該柵的中部區域處於增量地低於第一水平的第二水平，並且在該柵和光電探測器的重疊區域中處於高於第一水平的第三水平。
6.如權利要求5所述的像素，其中，跨越所述光電探測器的超出與所述柵的重疊區域的長度和寬度、所述摻雜劑濃度基本上處於第三電平，以便在該光電探測器和所述襯底的表面之間形成釘扎層的至少一部分。
7.如權利要求5所述的像素，其中，跨越所述浮動擴散的超出與所述柵的重疊區域的長度和寬度、所述摻雜劑濃度基本上處於第一電平。
8.如權利要求1所述的像素，包括一般從所述柵的中點延伸進入所述浮動擴散的非對稱反擊穿注入物，其中該反擊穿注入物是由第一導電性的摻雜劑的注入物形成的，其濃度使得接近該浮動擴散的所述摻雜劑濃度高於接近該柵中點的所述摻雜劑濃度。
9.如權利要求8所述的像素，其中，所述電荷包含電子，並且接近所述浮動擴散區域的較高摻雜劑濃度被配置來充當屏障，以便在有源像素傳感器的集中周期期間防止電子從所述光電探測器洩漏到該浮動擴散區域，並且接近該光電探測器的較低摻雜劑濃度被配置來在所述集中周期期間減小所述摻雜劑與由該光電探測器進行的電子收集的幹擾。
10.如權利要求1所述的像素，其中，所述光電探測器由第二導電類型的注入物形成，其中接近所述柵的光電探測器注入物的邊緣相對於所述襯底的表面成角度並且一般是朝向該柵的中部區域，以使得該光電探測器在該柵之下成角度地延伸。
11.如權利要求1所述的像素，其中，第一導電類型是p型。
12.如權利要求1所述的像素，其中，所述摻雜劑選自由硼、鋁、鎵和銦構成的組。
13.如權利要求1所述的像素，其中，接近所述光電探測器的所述表面溝道的摻雜劑濃度在從近似1.5e18到4.5e18的範圍內。
14.如權利要求1所述的像素，其中，接近所述浮動擴散區域的所述表面溝道的摻雜劑濃度在從近似7.0e15到1.3e16的範圍內。
15.如權利要求1所述的像素，其中，接近所述光電探測器的摻雜劑濃度與相對於所述浮動擴散區域的摻雜劑濃度的比率在近似從150到650的範圍內。
16.一種像素，包含第一導電類型的襯底；由具有與第一導電類型相反的第二導電類型的注入物形成的光電探測器，其被配置來將入射光轉換成電荷；由具有第二導電類型的注入物形成的浮動擴散；被配置成從該光電探測器向該浮動擴散傳輸電荷的傳輸柵；以及由具有第一導電類型的摻雜劑的注入物形成的反擊穿注入物，其濃度使得接近該浮動擴散的襯底區域的摻雜劑濃度高於接近該光電探測器的襯底區域的摻雜劑濃度。
17.如權利要求16所述的像素，其中，所述反擊穿注入物一般從所述傳輸柵的中點延伸進入所述浮動擴散。
18.如權利要求16所述的像素，其中，所述反擊穿注入物包含處於第一深度的第一注入物區域以及處於比第一深度更深的第二深度的第二注入物區域。
19.如權利要求18所述的像素，其中，第一注入物區域的峰值摻雜劑濃度距離襯底表面近似0.3微米，並且第二注入物區域的峰值摻雜劑濃度距離襯底表面近似0.6微米。
20.如權利要求16所述的像素，其中，接近所述浮動擴散的所述反擊穿注入物的摻雜劑濃度在從3e16到6e16的範圍內。
21.如權利要求16所述的像素，其中，接近所述傳輸柵中點的所述反擊穿注入物的摻雜劑濃度在從3e15到6e15的範圍內。
22.一種操作像素的方法，該像素包括第一導電類型的襯底、具有與第一導電類型相反的第二導電類型的光電二極體、第二導電類型的浮動擴散、釘扎層以及傳輸柵，該方法包含提供在該浮動擴散和該光電二極體之間延伸並且具有第一導電類型的摻雜劑的非對稱濃度的傳輸區域，使得接近該光電二極體的摻雜劑濃度高於接近該浮動擴散的摻雜劑濃度；以及將入射在該光電二極體上的光轉換成電荷。
23.如權利要求22所述的方法，其中，提供所述傳輸區域包括提供從近似該傳輸區域的中點到至少跨越所述光電二極體的第一導電類型的溝道區域，該溝道區域是通過注入第一導電類型的摻雜劑而形成的，使得該傳輸區域中的接近該光電二極體的摻雜劑濃度高於接近所述浮動擴散的摻雜劑濃度。
24.如權利要求23所述的方法，進一步包含形成一般從所述傳輸柵的中點延伸進入所述浮動擴散的反擊穿注入物，所述反擊穿注入物是通過注入第一導電類型的摻雜劑而形成的，使得接近該浮動擴散的襯底區域的摻雜劑濃度高於接近所述光電二極體的襯底區域的摻雜劑濃度。
25.如權利要求24所述的方法，其中，形成所述反擊穿注入物包括形成處於第一深度的第一注入物區域以及形成處於比第一深度更深的第二深度的第二注入物區域。
26.如權利要求24所述的方法，其中，形成所述溝道區域和所述反擊穿注入物包括採用第一掩模來形成該溝道區域以及採用第二掩模來形成該反擊穿注入物。
全文摘要
一種像素，包括第一導電類型的襯底、具有與第一導電類型相反的第二導電類型並且被配置來將入射光轉換成電荷的光電探測器、第二導電類型的浮動擴散以及在光電探測器與浮動擴散之間的傳輸區域。在傳輸區域上形成柵，該柵與光電探測器部分重疊並且被配置成從光電探測器向浮動擴散傳輸電荷。第一導電類型的釘扎層從所述柵至少延伸跨越光電探測器。第一導電類型的溝道區域一般從該柵的中點至少延伸跨越光電探測器，該溝道區域是通過注入第一導電類型的摻雜劑而形成的，並且其濃度使得該傳輸區域的接近光電探測器的摻雜劑濃度高於接近浮動擴散的摻雜劑濃度。
文檔編號H01L27/146GK1917225SQ20061015923
公開日2007年2月21日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月3日
發明者F·P·拉馬斯特, J·H·斯坦貝克, C·P·帕爾蘇爾, T·E·鄧甘 申請人:阿瓦戈科技通用Ip(新加坡)股份有限公司