专利名称：Cmos图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路器件，特别是涉及一种CMOS (互补 金属氧化物半导体)图像传感器。
背景技术：
在图像传感器领域，CCD (电荷藕合器件) 一直处于主导地位。但是 由于其制造工艺与CMOS工艺无法兼容，信号处理电路无法与CCD集成在 同一芯片上，给CCD在制造成本和系统解决方案上带来了无法克服的局 限。
近年来，CMOS图像传感器(有源像素)技术迅速发展。CMOS图像传 感器的制造工艺与信号处理芯片的CMOS电路制造工艺完全兼容，因此可 以很方便的将图像传感器与信号处理集成在同一芯片上，不仅降低了系统 成本，而且使系统的功耗降低，系统集成方案更加简单，并更加微型化。
通常地， 一个CMOS有源像素包含了 3-4个MOS晶体管和一个反偏压 的光电二极管。根据工艺和设计的不同，该光电二极管可以是，如图1 所示的以N型区为电荷收集区的光电二极管，或如图2所示的以P型区为 电荷收集区的光电二极管。
CMOS图像传感器的动态范围取决于光电二极管的Well C印acity (阱 容量)和噪声的比值，在噪声不变的情况下提高阱容量可以提高动态范围。 而光电二极管的阱容量取决于它的电容和PN结两端的电压。提高它的电
压就可以提高光电二极管的阱容量。
以N型区为电荷收集区的光电二极管的电压等于Vn (光电二极管N 端的电位)和Vp(光电二极管P端的电位)的差值。在现有的所有设计中， Vp通常接地，因此，若想提高光电二极管的电压只能提高Vn ，而提高 Vn会受到电路设计的很多限制。
以P型区为电荷收集区的光电二极管的电压等于Vp (光电二极管P 端的电位)和Vn(光电二极管N端的电位)的差值。在现有的所有设计中， Vn通常接电源，因此，若想提高光电二极管的电压只能降低Vp，而降低 Vp也同样会受到电路设计的很多限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种CMOS图像传感器结构，可以显 著改善其动态信号范围。
为解决上述技术问题，本发明的CMOS图像传感器结构，包括
以N型区为电荷收集区的光电二极管和产生低于"地"的负电压Vs' 的电荷泵，光电二极管的P端与该负电压Vs'相连接；或，
以P型区为电荷收集区的光电二极管和产生高于"电源"的正电压 Vd'的电荷泵，光电二极管的N端与该正电压Vd'相连接。
由于采用上述结构，光电二极管的两端的电压差Vn-Vp会增大。这样 可以提高光电二极管的阱容量，进而显著改善CMOS图像传感器的动态信 号范围。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图1、2是CMOS图像传感器中光电二极管的结构与现有的偏压方式示 意图3、4是CMOS图像传感器中光电二极管的结构与本发明的偏压方式 示意图。
具体实施例方式
如图3所示，对于以N型区为电荷收集区的光电二极管，在CM0S图 像传感器的芯片电路中加入电荷泵电路，以产生低于"地(GND)"的负电 压Vs';所述光电二极管的P端接至负电压Vs'。
以N型区为电荷收集区的光电二极管的P端与传感器外围电路的P 阱通过N型区域隔离。传感器外围电路的P阱接地。
如图4所示，对于以P型区为电荷收集区的光电二极管，在CM0S图 像传感器芯片电路中加入电荷泵电路，以产生高于"电源(VDD)"的正电 压Vd';所述光电二极管的N端接至正电压Vd'。
以P型区为电荷收集区的光电二极管的N端与传感器外围电路的N 阱通过P型区域隔离。传感器外围电路的N阱接电源。
权利要求
1、一种CMOS图像传感器，其特征在于包括以N型区为电荷收集区的光电二极管和产生低于“地”的负电压Vs’的电荷泵，光电二极管的P端与该负电压Vs’相连接；或者包括以P型区为电荷收集区的光电二极管和产生高于“电源”的正电压Vd’的电荷泵，光电二极管的N端与该正电压Vd’相连接。
2、 根据权利要求1所述的CMOS图像传感器，其特征在于具有以N型区为电荷收集区的光电二极管的CMOS图像传感器的芯片 电路中，光电二极管的P端与外围电路的P阱隔离，外围电路的P阱接地;具有以P型区为电荷收集区的光电二极管的CMOS图像传感器的芯片 电路中，光电二极管的N端与外围电路的N阱隔离，外围电路的N阱接电源。
3、 根据权利要求1或2所述的CM0S图像传感器，其特征在于 具有以N型区为电荷收集区的光电二极管的CMOS图像传感器的芯片电路中，光电二极管的P端与外围电路的P阱通过N型区域相互隔离；具有以P型区为电荷收集区的光电二极管的CMOS图像传感器的芯片 电路中，光电二极管的N端与外围电路的N阱通过P型区域相互隔离。
全文摘要
本发明公开了一种CMOS图像传感器，包括以N型区为电荷收集区的光电二极管和可产生低于“地”的负电压Vs’的电荷泵，光电二极管的P端与该负电压Vs’相连接；或者包括以P型区为电荷收集区的光电二极管和可产生高于“电源”的正电压Vd’的电荷泵，光电二极管的N端与该正电压Vd’相连接。本发明可以显著改善CMOS图像传感器的动态信号范围。
文档编号H01L27/146GK101114661SQ200610029340
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者杰 李, 李文强, 赵立新 申请人:格科微电子(上海)有限公司