专利名称：具有非对称传输栅沟道掺杂的像素的利记博彩app
背景技术：
比起采用3晶体管CMOS图像传感器的摄影机，采用4晶体管像素结构(其具有埋入式门控二极管)的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的数字摄影机通常提供更好的图像质量，因为埋入式光电二极管配置减少了表面产生的电流量，从而减少了暗电流，并且还因为用于访问光电二极管的传输栅允许使用相关的双采样，从而降低了噪声。然而，如下所述，可能在除了光电二极管之外的像素区域中产生暗电流。
4晶体管像素典型地包括光电二极管、电荷到电压转换区域(“浮动扩散”)和电荷传输区域。在衬底(例如硅)中构建光电二极管和浮动扩散，而电荷传输区域则典型地是位于二极管和浮动扩散之间的MOSFET(“传输栅”)。
像素具有两个操作模式，电荷收集或集中(integration)模式和电荷传输或读出模式。在所述集中之前，将浮动扩散设成“高”电压并且开启传输栅，以便从光电二极管提取所有电子并使其变得“完全耗尽”。在集中期间，把传输栅保持在低电压(例如接地)，并且将该二极管曝光并收集由光生成的电子。在集中周期结束时，在读出模式期间，再次将浮动扩散设成“高”电压并且开启传输栅，以便将电子从光电二极管经由电荷传输区域传输到浮动扩散。
电荷传输区域本质上是“通常关闭”的沟道区域或者增强模式类型的NMOSFET。在集中期间，“关闭”传输栅。然而，即使关闭了传输栅，也可能在该沟道区域的表面中产生电流，特别是在离光电二极管最近的区域中。该电流对暗电流有所贡献，并且由不同于入射光的源(例如热)产生。因为它靠近光电二极管，所以该暗电流可能在集中期间泄露入光电二极管，因此导致“噪声”并且限制像素的成像性能。
为了减少在该区域中产生的暗电流，一类像素结构采用具有基本上沿者注入有掺杂剂的传输栅的整个长度和宽度延伸的表面区域的电荷传输区域，该掺杂剂增强该电荷传输区域相对于衬底的导电性。通过以这种方式来增强导电性，当该传输栅被保持在低电压电平时，电荷传输区域的表面区域聚积有“空穴”，以便在该区域内抑制暗电流的产生。
图像质量也可能受到从光电二极管到浮动扩散的不完全电荷传输和表面下泄露电流的不利影响。在电荷传输周期期间，将传输栅电压设成“高”。当电荷被从光电二极管传输到浮动扩散时，浮动扩散的电势开始下降，而光电二极管的电势则开始上升。如果浮动扩散的电势下降到传输栅沟道表面电势的电平，那么当把传输栅电压朝接地下降时，正在从光电二极管传输的电荷中的一些可能保留在传输栅沟道区域中直到电荷传输周期结束。这时，一些这种电荷(即电子)可能返回到光电二极管而不是被传输到浮动扩散。这有时被称作“回溢(spill-back)”或“回溅(slosh-back)”。这种不完全的电荷传输可能影响在下个集中周期期间聚积和传输的电荷量，从而产生图像滞后或者时间噪声。
当电子从光电二极管区域转移动到浮动扩散时，在集中期间出现表面下泄漏。这种泄漏将导致对于在集中周期期间收集的电荷量的不正确读取，因此降低了图像质量。
虽然上述结构通常在通过将掺杂剂注入整个电荷传输区域以增强相对于衬底的导电性从而减少暗电流方面是有效的，但是这种结构并没有解决表面下泄漏电流和由于电荷回溢导致的图像滞后的问题。
发明内容
一方面，本发明提供一种像素，其包括第一导电类型的衬底、具有与第一导电类型相反的第二导电类型并且被配置来将入射光转换成电荷的光电探测器、具有第二导电性的浮动扩散以及在该光电探测器与该浮动扩散之间的传输区域。在该传输区域上方形成一个栅，该栅与该光电探测器部分重叠并且被配置成从光电探测器到浮动扩散传输电荷。第一导电类型的钉扎(pinning)层从该栅至少延伸跨越该光电探测器。第一导电类型的沟道区域一般从该栅的中点至少延伸跨越该光电探测器并且是通过注入第一导电类型的掺杂剂而形成的，其浓度使得该传输区域的接近光电二极管的掺杂剂浓度比接近浮动扩散的掺杂剂浓度更高。
参照附图能更好地理解本发明的各实施例。附图中的元件不必是相互成比例的。相同的附图标记表示相应的类似部件。
图1是说明依据本发明的像素的一个实施例的示意框图。
图2是说明示例性掺杂剂浓度等高线的图1的像素的一部分的横截面视图。
图3A是说明在图2的像素中以恒定深度注入的硼和磷的示例性浓度的曲线图。
图3B是说明在图2的像素中以恒定深度注入的硼和磷的示例性浓度的曲线图。
图3C是说明在图2的像素中以恒定深度注入的硼和磷的示例性浓度的曲线图。
具体实施例方式
在随后的详细描述中对附图进行参照，其中以举例的方式说明可以用于实践本发明的特定实施例。在这方面，诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前”、“后”等等方位术语用于参照所描述的图的指向。因为本发明各实施例的组件可以被定位成许多不同的指向，所以使用方位术语是为了说明而非限制的目的。应当理解，可以使用其它实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出结构以及逻辑上的改变。因此，随后的详细描述并没有限制的意义，本发明的范围由所附权利要求书限定。
图1的示意框图说明根据本发明采用非对称沟道掺杂的CMOS像素30的一个实施例。像素30包括第一导电类型的衬底32和光电探测器34，该光电探测器34是由具有与第一导电类型相反的第二导电类型的注入物形成的，并且被配置来在集中周期期间收集入射光以及将入射光转换成电荷。光电探测器34可以是光电二极管或者钉扎光电二极管(pinned-photodiode)。所说明的CMOS像素30通常指4晶体管、埋入式门控光电二极管像素，其中光电探测器34包含钉扎光电二极管。
在具有第二导电类型的注入物的衬底32中形成浮动扩散区域36。衬底32的传输区域38在光电二极管34和浮动扩散36之间延伸。在传输区域38上方形成传输栅(TX)40(有时称作访问晶体管)，并且该传输栅与光电二极管34至少部分重叠。绝缘层42将TX栅40与衬底32的表面44分离。第一导电类型的钉扎层46一般被定位在表面44和光电探测器34之间，并且从TX栅40至少延伸跨越光电二极管34。
具有相对于衬底32增强的导电类型的沟道区域48至少部分地与钉扎层46重合，并且处于比钉扎层46更深的深度。沟道区域48一般从TX栅40的中点至少延伸跨越光电二极管34，以使得沟道区域48和光电二极管34形成结。该传输区域38的接近光电二极管34的掺杂剂浓度比接近浮动扩散36的掺杂剂浓度更高。实际上，用与衬底32相同导电类型的掺杂剂对传输区域38进行非对称掺杂，使得该传输区域38的接近光电二极管34的掺杂剂浓度比接近浮动扩散36的掺杂剂浓度更高。
在一个实施例中，如图所示，衬底32是p型导电类型(例如p型硅)，光电二极管34与浮动扩散36是n型导电类型。在一个实施例中，钉扎层46和沟道区域48包括和衬底32相同类型的附加掺杂剂，如所示的p型。在一个实施例中，衬底32、钉扎层46和沟道区域48的掺杂剂包括硼。在一个实施例中，衬底32、钉扎层46和沟道区域48的掺杂剂选自由硼、铝、镓和铟构成的组。在一个实施例中，光电二极管34和浮动扩散36的掺杂剂包含磷。在一个实施例中，光电二极管34和浮动扩散区的掺杂剂选自由磷和砷构成的组。
像素30进一步包括复位(RST)晶体管52、行选择(RS)晶体管54和源跟随器(SF)晶体管56。复位晶体管52的源极耦合到浮动扩散36，并且其漏极耦合到电压源(VDD)58。SF晶体管36的栅极耦合到RST晶体管52的源极，并且其漏极耦合到VDD58。RS 54的漏极耦合到SF晶体管56的源极，并且其栅极耦合到与像素30相关联的图像传感器阵列的列总线60。
像素30基本上在两个模式中操作，集中模式和读出模式。初始地，像素30处于复位状态，其中TX栅40和RST栅52被开启，以便从光电二极管34到浮动扩散36移动电荷。为了开始集中，关闭TX栅40和RST晶体管52。在集中期间，光电二极管34收集具有和入射到光电二极管34的光子通量的数量成比例的电荷的光生电子。所聚积电荷量代表入射到光电二极管34上的光强度。在集中期间，沟道区域48和钉扎层46的硼注入物起到防止表面44附近的载流子生成的屏障的作用。
当像素30已经在所需要的周期内集中了电荷之后，开启RST晶体管52并且将浮动扩散36设为近似等于VDD58的电平。在一个实施例中，VDD58在2.5伏到5伏的范围内。在一个实施例中，VDD58近似为3.3伏。然后在列总线60处经由RS晶体管54和SF晶体管56对浮动扩散36的复位电平进行采样，该复位电平近似等于VDD58减去阈值。
随后，将TX栅40上的电压设成高，从而在传输区域38中形成反转层并且使传输区域38变得导通。结果，由光电二极管34聚积的电子开始从较低电压的光电二极管34经由传输区域38被传输到较高电压的浮动扩散36，从而使得浮动扩散36的电压电平下降。在传输周期的末尾，将TX栅40返回到接地，以便在下一个集中周期内隔离光电二极管34。然后，在列总线60处经由RS晶体管54和SF晶体管56读出浮动扩散36的所“聚积”的电压电平。在被采样的复位电平和所聚积的电压电平之间的差构成了与入射到光电二极管34上的光强度成比例的图像信号。比较被采样的复位电平和所聚积的电压电平的过程一般被称作“双采样”。
在读出周期期间，当把电子从光电二极管34传输到浮动扩散36时，浮动扩散36的电势开始从复位电平下降，而光电二极管32的电势开始升高。如果当TX栅40被返回到接地时在光电二极管34和浮动扩散36之间的电势差不显著，则位于传输区域38中的电子以及还可能有位于浮动扩散36中的电子可能返回光电二极管34并且不被包括在图像信号中。光生电子以这种方式返回光电二极管有时被称作电荷“回溅”。这种回溅导致“图像滞后”，其中，下一集中周期的光生电子包含有当前集中周期的返回电子，从而降低了图像质量。
依据本发明通过注入沟道区域48得到的传输区域38的非对称掺杂被配置来减少和/或消除这种电荷回溅。在像素30的操作期间，所注入的p型掺杂剂(例如硼)是带负电的固定离子。因为掺杂剂注入物的非对称性，所以邻近光电二极管34的较高浓度掺杂剂在邻近光电二极管34的传输区域38产生了静电电势，该静电电势比由邻近浮动扩散36的较低浓度掺杂剂产生的邻近浮动扩散36的静电电势更低。结果，当TX栅40的电压在电荷传输过程完成时从高电压返回到接地时，在传输区域38中的光生电子流动到更高的电势，从而流动到浮动扩散36。
实际上，传输区域38的非对称掺杂将光生电子“推”到浮动扩散36，而沟道区域48的较高掺杂剂浓度形成从传输区域38到光电二极管48的屏障。应当注意到，通过把沟道区域48从传输区域38至少延伸跨越光电二极管34，沟道区域48对于光电二极管34呈现基本均匀的电势。这样，沟道区域48在电荷传输过程期间成为阻止电子从光电二极管34流出的电势屏障的可能性被降低，并且电子能够自由地流动到浮动扩散36。
还应当注意到，虽然一些像素结构包括传输区域的表面掺杂，但是这种掺杂在传输区域内通常是对称的，以便减少在该传输区域中的暗电流的产生。因此，传统像素结构的传输区域的对称表面掺杂不像依据本发明的传输区域38的非对称掺杂那样会减少电荷回溅。
在一个实施例中，像素30进一步包括与衬底32具有相同导电类型的非对称反击穿注入物。在一个实施例中，该反击穿注入物包含硼。在一个实施例中，如图所示，该非对称反击穿注入物包括一般由图1中的虚线表示的中间反击穿注入物70和深度反击穿注入物72。在一个实施例中，注入所述中间和深度反击穿注入物70和72，以使掺杂从近似地TX栅40的中心延伸进入浮动扩散区域36，从而使反击穿注入物在像素30的宽度上非对称。
反击穿注入物的使用是公知的，并且其被应用于一些传统的像素结构中，以便减少产生自光电二极管的区域中的入射光的电子到浮动扩散区域的表面下泄漏。光生电子到浮动扩散的这种泄漏将导致不正确的图像信号，这是由于光电探测器将不能收集到所有的光生电子，因此不是所有的光生电子都作为电荷传输过程的一部分而被包括和测量。
虽然传统像素结构的反击穿注入物一般在减少表面下泄漏方面是有效的，但是这种注入物在像素中一般是被对称地注入的，包括在光电探测器的区域内也是如此。因此，虽然在减少表面下泄漏方面有效，但是在光电探测器的区域中的注入物可能会干扰光电探测器对光生电子的收集，特别是在表面中的较深处产生的那些电子。
在另一方面，本发明的中间和深度反击穿注入物70和72被非对称地注入，使得接近浮动扩散36的注入掺杂剂(例如硼)的浓度比邻近光电二极管34的诸如掺杂剂浓度更大。以与上面关于传输区域38所述的相似的方式，接近浮动扩散36的较高浓度掺杂剂产生相对于邻近光电二极管34的较低浓度掺杂剂的较低的静电电势。这样，中间和深度非对称反击穿注入物70和72充当对于浮动扩散36的电子屏障，并且把光生电子“推”向光电二极管34。而且，由于中间和深度反击穿注入物70和72一般地不延伸进入光电二级管34，所以它们不像传统对称反击穿注入物那样会干扰光生电子的收集。
总之，依据本发明，通过利用沟道区域48产生传输区域38的非对称掺杂，像素30减少了电荷回溅的发生，因此通过降低图像滞后的影响改善了图像质量。另外，依据本发明，通过采用非对称反击穿注入物70和72，像素30进一步通过减少表面下电子泄漏而改善了图像，同时不干扰光电二极管34收集光生电子。
图2是图1的像素30的一部分的横截面图，其说明了用于产生传输区域38的非对称掺杂和反击穿注入物70和72的衬底32中的硼浓度水平的示例性等高线。附图标记80代表沿x轴指出的跨越像素宽度的距离(以微米测量)，附图标记82代表沿y轴指出的在像素30的表面44以下的深度(以微米测量)。
在图2中，用实线说明光电二极管34、浮动扩散36、钉扎层46、沟道区域48以及中间和深度反击穿注入物70和72，而以隐线说明硼等高线84到108。虽然光电二级管34的边界由图1和2说明为一般垂直于衬底32的表面44，但是在一个实施例中，形成接近TX栅40的光电二极管34的注入物的边缘的角度一般是朝向TX栅40的中部区域，以使光电二极管34有角度地在TX栅40下延伸。
典型地按照衬底的每立方厘米(cm3)体积的注入掺杂剂原子数来测量注入物的浓度。在一个实施例中，硼等高线84代表硼浓度为衬底32的每立方厘米4.6×106个硼原子的区域(4.6e16/cm3)，等高线86为2e16/cm3的硼浓度，等高线88为1e16/cm3的硼浓度，等高线90为4.6e15/cm3的硼浓度，等高线92为2e15/cm3的硼浓度，等高线94为1e16/cm3的硼浓度，等高线96为2e16/cm3的硼浓度，等高线98为4.6e16/cm3的硼浓度，等高线100为1e17/cm3的硼浓度，等高线102为2e17/cm3的硼浓度，等高线104为4.6e17/cm3的硼浓度，等高线106为1e18/cm3的硼浓度，等高线108为2e18/cm3的硼浓度。
在图2说明的实例中，可以看到沟道区域46的硼浓度以及中间和深度反击穿注入物70和72的硼浓度一起提供一个传输区域，该传输区域的邻近光电二极管34的硼浓度比邻近浮动扩散36的更高，并且在浮动扩散36的区域中的反击穿注入物的硼浓度比邻近光电二极管34的更高。
应当注意，图2说明的硼浓度代表像素30的特定实现方式。也可以采用其他硼浓度和其他掺杂剂注入物。在一个实施例中，注入物浓度使得接近光电二极管34的传输区域38的掺杂剂浓度在1.5×1018/cm3到4.5×1018/cm3的范围内。在一个实施例中，注入物浓度使得接近浮动扩散36的传输区域38的掺杂剂浓度在7.0×1015/cm3到1.3×1016/cm3的范围内。在一个实施例中，注入物浓度使得接近光电二极管34的掺杂剂浓度与接近浮动扩散36的掺杂剂浓度的比率大约在150到650的范围内。
图3A是说明跨越像素30的从0.30微米到1.50微米的宽度的、在近似0.05微米的恒定深度处的示例性硼浓度的曲线图120。附图标记122表示沿x轴说明的跨越像素30的宽度的距离(以微米为单位)，附图标记124表示沿y轴说明的注入物浓度。由曲线126来表示硼浓度水平。由曲线128表示磷浓度水平。为了清晰起见，在图2中并未示出磷浓度等高线。然而，在图3A中示出了n型磷注入物以说明在用于形成光电二极管34和浮动扩散36的硼注入物和磷注入物之间的关系。
图3B是说明跨越像素30的从大约0.30微米到1.50微米的宽度的、在近似0.25微米的恒定深度处的示例性硼浓度的曲线图140。附图标记142表示沿x轴说明的跨越像素30的宽度的距离(以微米为单位)，附图标记144表示沿y轴说明的注入物浓度。由曲线146表示硼浓度水平。由曲线148表示磷浓度水平。为了清晰起见，在图2中并未示出磷浓度等高线。然而，在图3B中示出了n型磷注入物以说明在用于形成光电二极管34和浮动扩散36的硼注入物和磷注入物之间的关系。
图3C是说明跨越像素30的从0.30微米到1.50微米的宽度的、在近似0.5微米的恒定深度处的示例性硼浓度的曲线图160。附图标记162表示沿x轴说明的跨越像素30的宽度的距离(以微米为单位)，附图标记164表示沿y轴说明的注入物浓度。由曲线166表示硼浓度水平。由曲线168表示磷浓度水平。为了清晰起见，在图2中并未示出磷浓度等高线。然而，在图3C中示出了n型磷注入物以说明在用于形成光电二极管34和浮动扩散36的硼注入物和磷注入物之间的关系。
应当注意到，本发明的沟道区域48以及反击穿区域70和72的注入包括两步骤的掩模操作。在沟道区域48的形成过程中采用第一掩模，并且在中间和深度反击穿注入物70和72的形成过程中采用第二掩模。在一个实施例中，采用硼离子束在钉扎层46、沟道区域48以及中间和深度反击穿注入物70和72的形成过程中注入硼离子。在一个实施例中，用具有近以20KeV的能级的硼离子束来形成钉扎层46，并且用具有近似41KeV的能级的硼离子束来形成沟道区域48。类似地，使用其能级比用于形成中间反击穿注入物70的硼离子束更高的硼离子束来形成深度反击穿注入物72。在一个实施例中，中间反击穿注入物70在距离表面44的0.3微米的深度处具有峰值硼浓度，而深度反击穿注入物72在距离表面44的0.6微米的深度处具有峰值硼浓度。
一般来说，为了降低成本以及减少制造时间，使用相同的掩模来形成传统像素结构的传输区域注入物和反击穿注入物。因此，当使用相同掩模时，必须十分注意适当地排列该掩模，因为传输区域注入物最好尽可能地靠近光电二极管以减少暗电流，而反击穿注入物最好至少与光电二极管隔开一定距离以防止干扰其操作。这样，最优地排列掩模就成了问题。而且，因为对两个注入物都使用相同的掩模并且因为希望用对称注入物来注入传输区域以减少暗电流，所以反击穿注入物也是对称的。如前所述，这种对称配置可能会干扰光电二极管对光生电子的收集。
通过使用两个掩模，即在沟道区域48的形成过程中使用一个并且在中间和深度反击穿注入物70和72的形成过程中使用一个，本发明避免了这些问题。可以最优地放置第一掩模以形成沟道区域48，并且可以最优地放置第二掩模以形成反击穿注入物70和72。而且，反击穿注入物70和72并不限于对称地跨越像素30的宽度。
虽然这里已说明和描述了特定实施例，但是本领域的一般技术人员应当意识到，在不脱离本发明的范围的情况下，所述特定实施例可以有各种替换实现方式和/或等效实现方式。本申请意图覆盖这里讨论的特定实施例的任何适配或者变化。因此，本发明仅由所附权利要求书及其等效表述限定。
权利要求
1.一种像素，包含第一导电类型的衬底具有与第一导电类型相反的第二导电类型并且被配置来将入射光转换成电荷的光电探测器；第二导电类型的浮动扩散；在该光电探测器与该浮动扩散之间的传输区域；在该传输区域上形成的栅，该栅与该光电探测器部分重叠并且被配置成从该光电探测器向该浮动扩散传输所述电荷；第一导电类型的钉扎层，其从该栅至少延伸跨越该光电探测器；以及第一导电类型的沟道区域，其一般从该栅的中点至少延伸跨越该光电探测器，其中该沟道区域是由第一导电性的掺杂剂的注入物形成的，其浓度使得该传输区域的接近该光电二极管的掺杂剂浓度比接近该浮动扩散的掺杂剂浓度更高。
2.如权利要求1所述的像素，其中，所述光电探测器包含光电二极管，并且其中所述沟道区域至少部分地与所述钉扎层重合并且处于比该钉扎层更深的深度，并且该沟道区域与该光电二极管形成结。
3.如权利要求1所述的像素，其中所述电荷包含电子并且所述掺杂剂包含固定的带负电的离子，并且其中在电荷传输过程期间，当给所述栅通电时，由接近所述光电探测器的较高掺杂剂浓度的带负电的离子产生的静电势比由接近所述浮动扩散的较低掺杂剂浓度的带负电的离子产生的静电势更低，从而使得所述较高掺杂剂浓度形成对于该光电探测器的屏障，并且当对所述栅断电时该传输区域中的电子流动到该浮动扩散。
4.如权利要求1所述的像素，其中所述掺杂剂浓度一般从基本上所述栅的中点到该栅和所述光电探测器的重叠区域增加。
5.如权利要求1所述的像素，其中所述掺杂剂浓度在所述栅和浮动扩散的重叠区域中处于第一水平，在该栅的中部区域处于增量地低于第一水平的第二水平，并且在该栅和光电探测器的重叠区域中处于高于第一水平的第三水平。
6.如权利要求5所述的像素，其中，跨越所述光电探测器的超出与所述栅的重叠区域的长度和宽度、所述掺杂剂浓度基本上处于第三电平，以便在该光电探测器和所述衬底的表面之间形成钉扎层的至少一部分。
7.如权利要求5所述的像素，其中，跨越所述浮动扩散的超出与所述栅的重叠区域的长度和宽度、所述掺杂剂浓度基本上处于第一电平。
8.如权利要求1所述的像素，包括一般从所述栅的中点延伸进入所述浮动扩散的非对称反击穿注入物，其中该反击穿注入物是由第一导电性的掺杂剂的注入物形成的，其浓度使得接近该浮动扩散的所述掺杂剂浓度高于接近该栅中点的所述掺杂剂浓度。
9.如权利要求8所述的像素，其中，所述电荷包含电子，并且接近所述浮动扩散区域的较高掺杂剂浓度被配置来充当屏障，以便在有源像素传感器的集中周期期间防止电子从所述光电探测器泄漏到该浮动扩散区域，并且接近该光电探测器的较低掺杂剂浓度被配置来在所述集中周期期间减小所述掺杂剂与由该光电探测器进行的电子收集的干扰。
10.如权利要求1所述的像素，其中，所述光电探测器由第二导电类型的注入物形成，其中接近所述栅的光电探测器注入物的边缘相对于所述衬底的表面成角度并且一般是朝向该栅的中部区域，以使得该光电探测器在该栅之下成角度地延伸。
11.如权利要求1所述的像素，其中，第一导电类型是p型。
12.如权利要求1所述的像素，其中，所述掺杂剂选自由硼、铝、镓和铟构成的组。
13.如权利要求1所述的像素，其中，接近所述光电探测器的所述表面沟道的掺杂剂浓度在从近似1.5e18到4.5e18的范围内。
14.如权利要求1所述的像素，其中，接近所述浮动扩散区域的所述表面沟道的掺杂剂浓度在从近似7.0e15到1.3e16的范围内。
15.如权利要求1所述的像素，其中，接近所述光电探测器的掺杂剂浓度与相对于所述浮动扩散区域的掺杂剂浓度的比率在近似从150到650的范围内。
16.一种像素，包含第一导电类型的衬底；由具有与第一导电类型相反的第二导电类型的注入物形成的光电探测器，其被配置来将入射光转换成电荷；由具有第二导电类型的注入物形成的浮动扩散；被配置成从该光电探测器向该浮动扩散传输电荷的传输栅；以及由具有第一导电类型的掺杂剂的注入物形成的反击穿注入物，其浓度使得接近该浮动扩散的衬底区域的掺杂剂浓度高于接近该光电探测器的衬底区域的掺杂剂浓度。
17.如权利要求16所述的像素，其中，所述反击穿注入物一般从所述传输栅的中点延伸进入所述浮动扩散。
18.如权利要求16所述的像素，其中，所述反击穿注入物包含处于第一深度的第一注入物区域以及处于比第一深度更深的第二深度的第二注入物区域。
19.如权利要求18所述的像素，其中，第一注入物区域的峰值掺杂剂浓度距离衬底表面近似0.3微米，并且第二注入物区域的峰值掺杂剂浓度距离衬底表面近似0.6微米。
20.如权利要求16所述的像素，其中，接近所述浮动扩散的所述反击穿注入物的掺杂剂浓度在从3e16到6e16的范围内。
21.如权利要求16所述的像素，其中，接近所述传输栅中点的所述反击穿注入物的掺杂剂浓度在从3e15到6e15的范围内。
22.一种操作像素的方法，该像素包括第一导电类型的衬底、具有与第一导电类型相反的第二导电类型的光电二极管、第二导电类型的浮动扩散、钉扎层以及传输栅，该方法包含提供在该浮动扩散和该光电二极管之间延伸并且具有第一导电类型的掺杂剂的非对称浓度的传输区域，使得接近该光电二极管的掺杂剂浓度高于接近该浮动扩散的掺杂剂浓度；以及将入射在该光电二极管上的光转换成电荷。
23.如权利要求22所述的方法，其中，提供所述传输区域包括提供从近似该传输区域的中点到至少跨越所述光电二极管的第一导电类型的沟道区域，该沟道区域是通过注入第一导电类型的掺杂剂而形成的，使得该传输区域中的接近该光电二极管的掺杂剂浓度高于接近所述浮动扩散的掺杂剂浓度。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包含形成一般从所述传输栅的中点延伸进入所述浮动扩散的反击穿注入物，所述反击穿注入物是通过注入第一导电类型的掺杂剂而形成的，使得接近该浮动扩散的衬底区域的掺杂剂浓度高于接近所述光电二极管的衬底区域的掺杂剂浓度。
25.如权利要求24所述的方法，其中，形成所述反击穿注入物包括形成处于第一深度的第一注入物区域以及形成处于比第一深度更深的第二深度的第二注入物区域。
26.如权利要求24所述的方法，其中，形成所述沟道区域和所述反击穿注入物包括采用第一掩模来形成该沟道区域以及采用第二掩模来形成该反击穿注入物。
全文摘要
一种像素，包括第一导电类型的衬底、具有与第一导电类型相反的第二导电类型并且被配置来将入射光转换成电荷的光电探测器、第二导电类型的浮动扩散以及在光电探测器与浮动扩散之间的传输区域。在传输区域上形成栅，该栅与光电探测器部分重叠并且被配置成从光电探测器向浮动扩散传输电荷。第一导电类型的钉扎层从所述栅至少延伸跨越光电探测器。第一导电类型的沟道区域一般从该栅的中点至少延伸跨越光电探测器，该沟道区域是通过注入第一导电类型的掺杂剂而形成的，并且其浓度使得该传输区域的接近光电探测器的掺杂剂浓度高于接近浮动扩散的掺杂剂浓度。
文档编号H01L27/146GK1917225SQ20061015923
公开日2007年2月21日 申请日期2006年6月2日 优先权日2005年6月3日
发明者F·P·拉马斯特, J·H·斯坦贝克, C·P·帕尔苏尔, T·E·邓甘 申请人:阿瓦戈科技通用Ip(新加坡)股份有限公司