专利名称：用于减小暗电流的图像传感器及其制造方法
技术领域：
总体来讲，本发明涉及图像传感器。本发明尤其涉及通过配置降低暗电流的图像传感器，以及制造降低暗电流的图像传感器的方法。
背景技术：
某些类型的图像传感器采用光电二极管收集入射光，并将其转换为能够进行图像处理的电荷。例子包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)，分别见图1和图2。图1中的CCD传感器通常是由一个光探测器阵列构成的，所述光探测器电连接至起着模拟移位寄存器作用的垂直CCD。垂直CCD为水平CCD供电，水平CCD反过来驱动输出放大器。与之不同，图2中的CIS器件以具有用于连接字线和位线的接入器件(例如晶体管)的光探测器阵列为特征。字线连接至一行译码器电路，和位线通过列放大器连接至列译码器电路。如图所示，列放大器驱动输出放大器。CIS器件的构造与CMOS存储器件的构造类似。
所采用的光电二极管的一个缺点与其在缺少入射光时倾向于累积电荷有关。通常将这种结果称为“暗电流”。来自光电二极管的暗电流可能作为被处理图像中的“白”像素出现，从而降低画面质量。
暗电流通常是由很多不同的因素导致的，包括等离子体损坏，应力，注入损坏、晶片缺陷、电场等。但是，暗电流的一个尤为重要的来源是存在于图像传感器的硅衬底表面上的悬挂(dangling)的硅键。在比较高的热范围内，这些悬挂的硅键生成负电荷，即使在缺少入射光的情况下，光电二极管也可以累积这些负电荷。例如，在延长时段内使用具有图像传感器的手机时，就可能产生这样的高热范围。
在本领域，对表现出降低的暗电流的图像传感器存在普遍需求，例如，所述暗电流是由硅衬底表面的悬挂硅键引起的。
发明内容
根据本发明的一个方面，所提供的图像传感器包括一衬底；位于所述衬底中的光电二极管区域；位于所述衬底表面、并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件(HAD)区域；位于所述衬底表面之上、邻近所述HAD区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下对准的第一沟道区；位于所述衬底中、在传输栅极和第一沟道区之间的第二沟道区域；以及，位于所述衬底中的浮置扩散区，其与所述第二沟道区电接触。
根据本发明的另一个方面，提供了一种图像传感器，其包括一有源(active)像素阵列和一连接至所述有源象素阵列的CMOS控制电路。所述有源像素阵列包括一像素矩阵，每个像素包括一衬底；位于所述衬底中的光电二极管区域；位于所述衬底表面、并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件(HAD)区域；位于所述衬底表面之上、邻近所述HAD区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下对准的第一沟道区；位于所述衬底中、在传输栅极和第一沟道区之间的第二沟道区域；以及、位于所述衬底中的浮置扩散区，其与所述第二沟道区电接触。
根据本发明的另一个方面，所提供的图像传感器包括一衬底；位于所述衬底中的光电二极管区域；位于所述衬底表面，并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件(HAD)区域；位于所述衬底表面之上，邻近所述HAD区域的传输栅极；位于所述衬底中，并在传输栅极之下的第一沟道区；位于所述衬底表面上，在传输栅极和第一沟道区之间的第二沟道区域；以及，一位于衬底中的掩埋沟道电荷耦合器件(BCCD)区域，其中所述BCCD区域与所述第二沟道区电接触。
根据本发明的又一方面，所提供的图像传感器电路包括从操作的角度(operatively)连接至电荷耦合器件(CCD)的多个像素。每个像素包括一衬底；位于所述衬底中的光电二极管区域；位于所述衬底表面，并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件(HAD)区域；位于所述衬底表面之上，邻近所述HAD区域的传输栅极；位于所述衬底中，并在传输栅极之下的第一沟道区；位于所述衬底表面上，在传输栅极和第一沟道区之间的第二沟道区域；以及，一位于衬底中的掩埋沟道电荷耦合器件(BCCD)区域，其中所述BCCD区域与所述第二沟道区电接触。
根据本发明的另一个方面，所提供的制造图像传感器的方法包括向衬底中注入杂质，以界定从所述衬底的表面延伸至第一深度的第一沟道区；向所述衬底的表面注入杂质，以界定第二沟道区，其位于所述第一沟道区之上，并从所述衬底表面延伸至第二深度；在所述衬底表面之上，以及在第一和第二沟道区之上形成一传输栅极电极；向所述衬底中注入杂质，以界定一空穴累积器件(HAD)区域，其从所述衬底表面延伸至第三深度，并且与所述栅极电极相邻；向所述衬底中注入杂质，以界定一光电二极管区域，其掩埋在所述衬底中，并从衬底表面延伸至第四深度；以及，向衬底中注入杂质，以界定与所述第二沟道区电接触的一扩散区，其中，所述HAD区域位于所述光电二极管区域之上。
根据下面参照附图的详细说明，本发明的上述及其他方面和特征将变得显而易见，其中图1是一电荷耦合器件(CCD)图像传感器的示意性方框图；图2是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的示意性方框图；图3是本发明的一实施例的CIS器件的示意性方框图；图4是图3中的CIS器件的光探测器元件的等效电路图；图5是图4的光探测器元件的一部分的示意性横截面图；图6是解释不具有第二沟道构造的CIS器件的光电二极管区域中电荷累积的图形视图；图7是解释根据本发明的实施例的具有第二沟道构造的CIS器件的光电二极管区域中缺少电荷累积的图形视图；图8是本发明的一实施例的CCD图像传感器的示意性方框图；图9是图8的CCD图像传感器中光探测器元件的一部分的示意性横截面图；图10是解释不具有两沟道构造的CCD图像传感器的光电二极管区域中电荷累积的图形视图；图11是解释根据本发明的实施例的具有第二沟道构造的CCD图像传感器的光电二极管区域中缺少电荷累积的图形视图；以及图12(A)至12(G)是解释根据本发明的实施例的CIS器件的制造方法的示意性横截面图。
具体实施例方式
现在通过几个优选、但非限定的实施例对本发明予以说明。
下面，将参照图3-7对根据本发明的第一实施例的图像传感器进行说明。
图3对一个实例进行说明，在这一实例中，本发明的实施例的构造为CMOS图像传感器(CIS)10。CIS10通常包括有源像素阵列20和CMOS控制电路系统30。正如图3中的简要表示，象素阵列20包括通常以矩阵的形式排列的多个有源像素22。字线分别连接至每行象素阵列20的像素22，和位线分别连接至每列像素阵列20的像素22。所述CMOS电路系统30包括用于选择象素阵列20的行(字线)的一行译码器32，和用于选择象素阵列20的列(位线)的一列译码器31。通过由CMOS电路系统30控制的切换元件50将所选择的位线连接至输出放大器40。
图4中示出了有源像素22的一个实例的等效电路图。有源像素22的光电二极管PD捕获入射光，并将其转换成电荷。所述电荷被有选择地通过传输晶体管Tx从光电二极管PD传输至浮置扩散区FD。通过传输栅极TG信号对传输晶体管Tx进行控制。浮置扩散区FD连接至激励晶体管Dx的栅极，激励晶体管Dx起着缓冲输出电压的源极跟随器(放大器)的作用。通过选择晶体管Sx有选择地将输出电压传输至输出线OUT。选择晶体管Sx由选择信号SEL控制。复位晶体管Rx由复位信号RS控制，其清除累积于浮置扩散区FD中的电荷，至基准电平。
图5是图4中所示的光电二极管PD、传输晶体管Tx和复位晶体管Rx的一实施例的横截面示意图。从解释的目的出发，光电二极管PD包含在P型衬底区域100的光电二极管部分，复位晶体管Rx包含在所述P型衬底区域100的浮置扩散部分，和传输晶体管Tx连接在两者之间。
参照图5，本实例中的光电二极管(PD)是通过位于衬底区域100的光电二极管部分的表面中的N型PD区域142形成的。当光入射到衬底区域100的表面上时，在所述PD区域142中累积负电荷。
为了减少存在于衬底区域100的表面上的悬挂硅键，在衬底区域100的表面和PD区域142之间插入P+型空穴累积器件(HAD)区域140。HAD区域140引起负电荷在位于PD区域142之上的衬底区域100的表面区域中复合，从而避免了此类电荷在PD区域142中的累积。
衬底100的浮置扩散部分包括N+型浮置扩散区152、N+型漏极区154、以及在其间延伸的栅极134。在本实例中，如图4所示，栅极134接收复位信号RS，漏极区域154连接至VDD，和浮置扩散区152连接至浮置节点FD。漏极区154、浮置扩散区152和栅极134界定了图4中的复位晶体管Rx。
仍然参照图5，传输栅极132位于HAD区域140和浮置扩散区152之间的衬底区域100的表面之上。另外，第一P-型沟道区112位于衬底区域100中，并在传输栅极132之下对准，和第二N-型沟道区114位于传输栅极132和第一沟道区112之间的衬底区域100中。如图5中的箭头A所示，浮置扩散区152与第二沟道区114电接触。
在本实施例的实例中，浮置扩散区152的杂质浓度高于第二沟道区114的杂质浓度，第一沟道区112的杂质浓度高于衬底区域100的杂质浓度，和HAD区域140的杂质浓度高于衬底100的杂质浓度。另外，在本实例中，第一沟道区112既与HAD区域140接触，又与PD区域142接触，从而利用HAD区域140将第二沟道区114与PD区域142隔离开来。
此外，在本实施例的实例中，第二沟道区114的注入深度小于浮置扩散区152的注入深度，并且小于HAD区域140的注入深度。此外，在本实例中，第一沟道区112的注入深度小于PD区域142的注入深度，并且小于浮置扩散区152的注入深度。
此外，在本实施例的实例中，传输栅极132部分地重叠了PD区域142和HAD区域140，其中，HAD区域140的重叠程度小于PD区域142的重叠区域。
图6和图7是用于解释图5中第二沟道区114的效果的电位分布图。特别地，图6示出了未提供第二沟道区114的情况下(即，仅提供第一沟道区112)的电位分布；图7示出了既提供第一沟道区112、又提供第二沟道区114(即如图5所示)的情况下的电位分布。
如前所述，HAD区域140的作用在于防止在衬底表面悬挂硅键的存在将电荷引入PD区域142，进而减小暗电流。但是，在栅极电极132之下的衬底表面处存在的悬挂硅键任何可能引起电荷，这些电荷可能在PD区域中累积，从而导致暗电流的产生。本实施例通过在衬底表面和第一沟道区之间包括第二沟道区的方法解决了这一问题。
也就是说，从图6和图7的对比可知，第二沟道区114的提供改变了位于传输晶体管的栅极电极之下的电位分布。更确切地说，通过将N+型浮置扩散区电耦合至N型第二沟道区，在所述栅极电极下，沿朝向所述浮置扩散区的方向，电位分布连续增大。照此，在栅极电极之下的衬底表面上形成的电子(例如，来自硅悬挂键的)将漂移至浮置扩散区，而不是漂移至PD区域142。因此，在PD区域142中不累积电荷，从而减小暗电流。
相反，如图6所示，在不提供第二沟道区114时，在栅极电极下，从中间区域在朝向PD区域的方向上，电位分布增大。照此，在栅极电极下的表面上形成的电子将漂移至PD区域中，从而增大暗电流。
图8对一实例进行了说明，其中，本发明的实施例的构造为CCD图像传感器200。CCD图像传感器200通常包括多个像素210，每个像素210具有一光电二极管和一传输栅极；一垂直CCD220；水平CCD230；和浮置扩散区240；以及一源极跟随器(放大器)250。
图9是图8中所示的像素210的光电二极管区域和传输晶体管的实施例的横截面示意图。
参照图9，本实例的光电二极管是由位于P型层302中的N型光电二极管区域310构成的，P型层302形成于N型半导体衬底300之上。在光通过光屏蔽层370的开口372入射时，在光电二极管区域310中将累积负电荷。参考标记340表示P型隔离区域。
为了减少P型层302的表面上存在的悬挂硅键，在所述P型层302的表面和N型光电二极管区域310之间插入了P+型空穴累积器件(HAD)区域312。HAD区域312导致了负电荷在P型层302的表面区域上复合，从而避免了此类电荷在N型光电二极管区域310中累积。
仍然参照图9，传输栅极360位于HAD区域312和N+型掩埋沟道CCD(BCCD)320之间的P型层302的表面之上。另外，第一P-型沟道区332位于P型层302中，并在传输栅极360之下；第二N-型沟道区334位于传输栅极360和第一沟道区332之间的P型层302中。BCCD 320与第二沟道区334电接触。
在本实施例的实例中，BCCD 320的杂质浓度高于第二沟道区334的杂质浓度，第一沟道区332的杂质浓度高于P型层302的杂质浓度，和HAD区域312的杂质浓度高于P型层302的杂质浓度。而且，在本实例中，第一沟道区332既与HAD区312接触，又与光电二极管区域310接触，从而将第二沟道区334与所述光电二极管区域310隔离开采。
此外，在本实施例的实例中，第二沟道区334的注入深度小于BCCD320的注入深度，并且小于HAD区域312的注入深度。而且，在本实例中，第一沟道区332的注入深度小于光电二极管区域310的注入深度，并且小于BCCD320的注入深度。
此外，尽管图9中未示出，但是传输栅极360可以部分重叠光电二极管区域310和HAD区域312，并且HAD区域312的重叠程度可以小于光电二极管区域310的重叠程度，具体方式如图5的器件所示。
图10和图11是用于解释图9中第二沟道区334的效果的电位分布图。特别地，图10示出了未提供第二沟道区334的情况下(即，仅提供第一沟道区332)的电位分布；图11示出了既提供第一沟道区332、又提供第二沟道区334(即如图9所示)的情况下的电位分布。
从图10和图11的对比可知，第二沟道区334的提供改变了位于传输晶体管的栅极电极之下的电位分布。更确切地说，通过将N+型BCCD电耦合至N型第二沟道区，在所述栅极电极下，沿朝向所述浮置扩散区的方向，电位分布连续增大。照此，在栅极电极之下的衬底表面上形成的电子(例如，来自硅悬挂键的)将漂移至浮置扩散区，而不是漂移至N型光电二极管区域。因此，在光电二极管区域中不会累积电荷，从而减小暗电流。
相反，如图10所示，在不提供第二沟道区334时，在栅极电极下，从中间区域在朝向光电二极管区域的方向上，电位分布增大。照此，在栅极电极下的表面上形成的电子将漂移至光电二极管区域中，从而增大暗电流。
现在将参照图12A至图12G对如图5所示的器件的示范性制造方法进行说明。
开始，如图12A所示，在半导体衬底100中形成一LOCOS区域或STI区域102，以界定衬底100的有源区。
之后，如图12B所示，在衬底100的表面之上对掩模层110构图，以带有一界定晶体管区域104的开口。之后，通过所述开口注入P型杂质，以界定一P-型沟道区112。在本实例中，在30KeV下注入硼，以获得大约1×1012/cm2的杂质浓度。
之后，如图12C所示，通过掩模层110中的开口注入N型杂质，以此形成N-型沟道区114。在本实例中，在30KeV下注入砷，以获得大约5×1012/cm2的杂质浓度。如图所示，得到两个沟道区112和114，其中，N-型沟道区114位于P-型沟道区112和掩模层110中的开口之间。
参照图12D，淀积绝缘层和导电层，并对其进行构图，以界定位于衬底100的有源区之上的栅极结构。特别地，在沟道区112和114之上对准第一栅极结构，并且所述第一栅极结构是由栅极绝缘层122和栅极电极132界定的。将第二栅极结构与第一栅极结构隔开，所述第二栅极结构是由栅极绝缘层124和栅极电极134界定的。
接下来，如图12E所示，通过掩模中的开口(未示出)注入P型离子，由此形成P+型HAD区域140，其中所述开口是在器件的光电二极管区域之上对准的。在本实例中，在50KeV下注入BF2，以获得大约5×1013/cm2的杂质浓度。
之后，如图12F所示，通过掩模层中的开口注入N型杂质，以此形成N型光电二极管区域142。在本实例中，在400KeV下注入砷，以获得大约1.7×1012/cm2的杂质浓度。这里，可以有选择地采用形成所述HAD区域140时采用的相同的掩模层。而且，如图12F中的参考字母W所示，所述栅极电极132可以选择性地重叠所述光电二极管区域142。
最后，参考图12G，通过注入N型杂质，于是形成N+型浮置扩散区152和N+型漏极区154。
在上述每个实施例中，所述光电二极管区域、第二沟道区和浮置扩散区(或CCD区域)都是由N型杂质界定的，所述第一沟道区和衬底(或层)是由P型杂质界定的。但是，也可以对本发明做如下配置由P型杂质界定所述光电二极管区域、第二沟道区和浮置扩散区(或CCD区域)，以及由N型杂质界定所述第一沟道区和衬底(或层)。
尽管结合其优选实施例对本发明做出了上述说明，但是本发明是非限定的。相反地，对于本领域普通技术人员，对所述优选实施例的各种改变和修改都是显而易见的。因此，本发明不仅局限于上述的优选实施例。相反，由附加的权利要求书界定本发明的真实精神和范围。
权利要求
1.一种图像传感器，其包括具有第一导电类型的衬底区域；位于所述衬底中的、具有第二导电类型的光电二极管区域；位于所述衬底的表面、在所述光电二极管区域之上的、具有所述第一导电类型的空穴累积器件区域；位于所述衬底的表面之上、邻近所述空穴累积器件区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下对准的、具有第一导电类型的第一沟道区；位于所述衬底中、在所述传输栅极和所述第一沟道区之间的、具有第二导电类型的第二沟道区；以及位于所述衬底中并与所述第二沟道区电接触的浮置扩散区。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述浮置扩散区的杂质浓度高于所述第二沟道区的杂质浓度。
3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述空穴累积器件区域的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，通过所述空穴累积器件区域和所述第一沟道区将所述第二沟道区与所述光电二极管隔离。
6.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述浮置扩散区的注入深度。
7.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度。
8.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
9.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述浮置扩散区的注入深度，其中所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度，以及其中所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
10.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述传输栅极部分地重叠所述光电二极管区域。
11.如权利要求10所述的图像传感器，其中所述传输栅极部分地重叠所述空穴累积器件区域，和其中所述空穴累积器件区域被所述传输栅极重叠的程度小于所述光电二极管区域被所述传输栅极重叠的程度。
12.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一沟道区与所述空穴累积器件区域和所述光电二极管区域接触。
13.如权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括一位于所述衬底的表面之上的、邻近所述浮置扩散区的复位栅极；以及一位于所述衬底的表面的、邻近所述复位栅极的、与所述浮置扩散区相对的漏极区。
14.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为P导电类型，和所述第二导电类型为N导电类型。
15.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为N导电类型，和所述第二导电类型为P导电类型。
16.一种图像传感器，其包括一有源像素阵列和一连接至所述有源像素阵列的CMOS控制电路，其中，所述有源象素阵列包括一像素矩阵，其中每一所述像素包括具有第一导电类型的衬底区域；位于所述衬底中的、具有第二导电类型的光电二极管区域；位于所述衬底区域的表面、在所述光电二极管区域之上的、具有所述第一导电类型的空穴累积器件区域；位于所述衬底区域的表面之上邻近所述空穴累积器件区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下对准的、具有第一导电类型的第一沟道区；位于所述衬底中、在所述传输栅极和所述第一沟道区之间的、具有第二导电类型的第二沟道区；以及位于所述衬底中并与所述沟道区电接触的浮置扩散区。
17.如权利要求16所述的图像传感器，其中，每一所述像素还包括一位于所述衬底的表面之上的、邻近所述浮置扩散区的复位栅极；以及一位于所述衬底的表面的、邻近所述复位栅极、与所述浮置扩散区相对的漏极区。
18.如权利要求17所述的图像传感器，其中，每一所述像素还包括一放大晶体管，其具有一电连接至所述浮置扩散区的栅极、一电连接至电源电压的漏极、和一源极；以及一选择晶体管，其具有一电连接至所述CMOS电路系统的栅极、一电连接至所述放大晶体管的所述源极的漏极、和一电连接至所述像素阵列的输出线的源极。
19.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述浮置扩散区的杂质浓度高于所述第二沟道区的杂质浓度，其中所述第一沟道区的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度，以及其中所述空穴累积器件区域的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度。
20.如权利要求16所述的图像传感器，其中，通过所述空穴累积器件区域和所述第一沟道区将所述第二沟道区与所述光电二极管隔离。
21.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述浮置扩散区的注入深度，其中所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度，和其中所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
22.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述传输栅极部分地重叠所述光电二极管区域。
23.如权利要求22所述的图像传感器，其中所述传输栅极部分地重叠所述空穴累积器件区域，和其中所述空穴累积器件区域被所述传输栅极重叠的程度小于所述光电二极管区域被所述传输栅极重叠的程度。
24.如权利要求16所述的图像传感器，其中所述第一沟道区与所述空穴累积器件区域和所述光电二极管区域接触。
25.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为P导电类型，所述第二导电类型为N导电类型。
26.如权利要求16所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为N导电类型，所述第二导电类型为P导电类型。
27.一种图像传感器，其包括具有第一导电类型的衬底；位于所述衬底中的、具有第二导电类型的光电二极管区域；位于所述衬底的表面、并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件区域；位于所述衬底的表面之上、邻近所述空穴累积器件区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下的、具有第一导电类型的第一沟道区；位于所述衬底的表面的、在所述传输栅极和所述第一沟道区之间的、具有第二导电类型的第二沟道区；及位于所述衬底中的掩埋沟道电荷耦合器件区域，其中，所述掩埋沟道电荷耦合器件区域与所述第二沟道区电接触。
28.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述掩埋沟道电荷耦合器件区域的杂质浓度高于所述第二沟道区的杂质浓度。
29.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区的杂质浓度小于所述衬底的杂质浓度。
30.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述空穴累积器件区域的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度。
31.如权利要求27所述的图像传感器，其中，通过所述空穴累积器件区域和所述第一沟道区将所述第二沟道区与所述光电二极管区域隔离。
32.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述掩埋沟道电荷耦合器件区域的注入深度。
33.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度。
34.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
35.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述掩埋沟道电荷耦合器件区域的注入深度；其中所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度，以及其中所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
36.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区与所述空穴累积器件区域和所述光电二极管区域接触。
37.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为P导电类型，所述第二导电类型为N导电类型。
38.如权利要求27所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为N导电类型，所述第二导电类型为P导电类型。
39.一种图像传感器，其包括多个从操作的角度连接至电荷耦合器件的像素，其中每个所述像素包括具有第一导电类型的衬底；位于所述衬底中的、具有第二导电类型的光电二极管区域；位于所述衬底表面、并位于所述光电二极管区域之上的空穴累积器件区域；位于所述衬底表面之上、邻近所述空穴累积器件区域的传输栅极；位于所述衬底中、并在所述传输栅极之下的、具有第一导电类型的第一沟道区；位于所述衬底表面的、在所述传输栅极和所述第一沟道区之间的、具有第二导电类型的第二沟道区；以及位于所述衬底中的掩埋沟道电荷耦合器件区域，其中，所述掩埋沟道电荷耦合器件区域与所述第二沟道区电接触。
40.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述掩埋沟道电荷耦合器件区域的杂质浓度高于所述第二沟道区的杂质浓度。
41.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度，其中所述空穴累积器件区域的杂质浓度高于所述衬底的杂质浓度，和其中所述第二沟道区通过所述空穴累积器件区域和所述第一沟道区与所述光电二极管区域隔离。
42.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述第二沟道区的注入深度小于所述掩埋沟道电荷耦合器件区域的注入深度；其中所述第二沟道区的注入深度小于所述空穴累积器件区域的注入深度，以及其中所述第一沟道区的注入深度小于所述光电二极管区域的注入深度。
43.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述第一沟道区与所述空穴累积器件区域和所述光电二极管区域接触。
44.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为P导电类型，所述第二导电类型为N导电类型。
45.如权利要求39所述的图像传感器，其中，所述第一导电类型为N导电类型，所述第二导电类型为P导电类型。
46.一种制造图像传感器的方法，其包括在具有第一导电类型的衬底中注入具有第一导电类型的杂质，以界定从所述衬底的表面延伸至第一深度的第一沟道区；向所述衬底表面中注入具有第二导电类型的杂质，以界定位于所述第一沟道区之上、并从所述衬底表面延伸至第二深度的第二沟道区，其中所述第一深度大于所述第二深度；在所述衬底表面之上、并在所述第一和第二沟道区之上形成一传输栅极电极；向所述衬底中注入具有第一导电类型的杂质，以界定从所述衬底表面延伸至第三深度、且与所述栅极电极相邻的空穴累积器件区域；向所述衬底中注入具有第二导电类型的杂质，以界定掩埋在所述衬底中、并从所述衬底表面延伸至第四深度的光电二极管区域，其中，所述第四深度大于所述第三深度；向所述衬底中注入具有第二导电类型的杂质，以界定与所述第二沟道区电接触的扩散区，其中，所述空穴累积器件区域位于所述光电二极管区域之上。
47.如权利要求46所述的方法，其中，所述扩散区的杂质浓度高于所述第二沟道区的杂质浓度。
48.如权利要求46所述的方法，其中，在向所述光电二极管区域注入杂质之前，向所述空穴累积器件区域注入杂质。
49.如权利要求46所述的方法，其中，在向所述空穴累积器件区域注入杂质之前，向所述光电二极管区域注入杂质。
50.如权利要求46所述的方法，其中，所述图像传感器为CMOS图像传感器，和其中扩散区为所述CMOS图像传感器的浮置扩散区。
51.如权利要求46所述的方法，其中，所述图像传感器为CCD图像传感器，和其中所述扩散区为所述CCD图像传感器的掩埋沟道电荷耦合器件区域。
52.如权利要求46所述的方法，其中，所述第一导电类型为P导电类型，所述第二导电类型为N导电类型。
53.如权利要求46所述的方法，其中，所述第一导电类型为N导电类型，所述第二导电类型为P导电类型。
全文摘要
一种图像传感器，其包括具有第一导电类型的衬底区域；位于所述衬底中具有第二导电类型的光电二极管区域；位于所述衬底表面、并在所述光电二极管区域之上的、具有所述第一导电类型的空穴累积器件(HAD)区域；以及位于所述衬底表面之上、邻近所述HAD区域的传输栅极。所述图像传感器进一步包括位于所述衬底中的、在所述传输栅极之下对准的、具有第一导电类型的第一沟道区；位于所述衬底中的、在所述传输栅极和第一沟道区之间的、具有第二导电类型的第二沟道区；以及位于所述衬底中的、与所述第二沟道区电接触的浮置扩散区。还公开了制造图像传感器的方法。
文档编号H01L27/146GK1707804SQ200510075570
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月4日
发明者慎宗哲 申请人:三星电子株式会社