专利名称：具有像素间隔离结构的位置相关移转的图像传感器的制作方法
技术领域：
公开的主题大体涉及半导体图像传感器的领域。
背景技术：
诸如数字照相机和数字录像摄像机的摄影设备可以包含电子图 像传感器，其俘获光以分别处理成静止或视频图像。电子图像传感器 典型地包含上百万个诸如光电二极管的光捕获元件。光电二极管被布 置成二维像素阵列。
图1示出了在现有技术的像素阵列中的像素的放大的横截面。该 像素包括由第一类型(典型地，P型)的材料构成的第一区域1和由
第二类型(典型地，n型)的材料构成的第二区域2。区域1和2形 成光电二极管的p-n结。p-n结被反向偏压以在虚线3和4之间形成 耗尽区。输入光5的光子被吸收以产生电子空穴对6。电子移动以产 生电流。电流最终被感测且处理，以再现图像传感器检测到的图像。 相对较长波长的光深穿透到光电二极管中。因此，在耗尽区的外 边界处形成电子。耗尽区可以生长并且实际上并入区域7中。耗尽区 的合并以电容的方式将相邻的光电二极管电耦合。接收光的光电二极 管的电压的变化可能改变相邻的不接收光的光电二极管的电压。这将 导致相邻光电二极管中光的不正确的感测。可期望提供一种能够最小 化由入射到相邻的耗尽区上产生的横向耗尽区的影响的像素结构。
发明内容
一种图像传感器，具有光电二极管的阵列，每个光电二极管具有 由第一类型的材料构成的第一区域和由第二类型的材料构成的第二 区域。隔离(insulating)区域位于第一和第二区域之间。在光电二 极管阵列的边角区域中，第二区域偏离该隔离区域。
图l是现有技术的图像传感器的图示； 图2是图像传感器的示意图； 图3是图像传感器的多个光电二极管的图示； 图4是在图像传感器的像素阵列的边角区域处的光电二极管的 图示；图5是具有偏移势垒区的在边角区域处的光电二极管的图示； 图6是具有偏移n型区的在边角区域处的光电二极管的图示。
具体实施方式
公开了一种图像传感器，具有多个光电二极管，每个光电二极管 具有由第一类型的材料构成的第一区域和由第二类型的材料构成的 第二区域。光电二极管还具有第一和第二区域之间的隔离区域。光电 二极管被布置成阵列。在该阵列的边角区域中，第二区域相对于隔离 区域偏移，以捕获输入光的更多的光子。更具体地参考由参考编号表示的附图，图2示出了图像传感器 10。图像传感器10包括包含多个单独的光电二极管14的光电二极管 阵列12。光电二极管14典型地被布置成行和列的二维阵列。阵列12 具有中心区域16和边角区域18。光电二极管阵列12典型地由多个导电迹线22连接到光读取器电 路20。阵列12由导电迹线26连接到行译码器24。行译码器24可以 选择阵列12的各个行。然后光读取器20可以读取选择的行内的特定 的离散的列。行译码器24和光读取器20—起允许读取阵列12中的 各个光电二极管14。从光电二极管14读取的数据可以被诸如处理器 (未示出)的其它电路处理以产生可见显示。图像传感器10及其它电路可以与公开在Tay的美国专利No. 6， 795， 117中的相应的图像传感器和图像传感器系统相同或相似地配 置、构成以及操作，其通过引用而被合并于此。图3示出了多个光电二极管50。每个光电二极管50包括由第一 类型的材料构成的第一区域52和由第二类型的材料构成的第二区域 54。举例来说，第一材料可以是中度掺杂的p型材料，而第二区域 52可以是轻微掺杂的n型材料。区域50和52被形成在衬底56上。 衬底56可以被由轻微掺杂的p型材料构成。4每个光电二极管50还可以具有邻近于第一区域52形成的源极或 漏极焊盘60和栅极58。栅极58可以由重度掺杂的n型多晶硅材料 构成。源极/漏极焊盘60可以由重度掺杂的n型材料构成。n型源极 /漏极焊盘60可以借助隔离区域62与n型第二区域54分开。
邻近于每个第一区域52的是势垒(barrier)区64。势垒区64 可以由中度掺杂的p型材料构成。光电二极管50被反向偏压以大体 在线66和68内产生耗尽区。相对较长波长的光处的光吸收以及电子 空穴对70的形成将发生在耗尽区的底部中。举例来说，具有比650 纳米长的波长的光趋向于在耗尽区的底部被吸收。
势垒区64在由虚线72表示的水平方向上抑制耗尽区的横向生 长。这防止耗尽区合并以及防止引起相邻光电二极管的错误的电压变 化。如图3所示，势垒区64可以延伸到与第二区域52—样深。举例 来说，势垒区可以具有2-4 jum的深度。
如图4所示，对于位于像素阵列的边角区域18处的像素，光线 以某一角度穿透该光电二极管。该角度可以多达30度。入射光可以 被材料吸收，并且在第二区域的外面和非常接近于相邻光电二极管之 处形成电子空穴对70。自由电子可以迁移到相邻光电二极管中，从 而引起错误的光检测。
图5是其中势垒区64相对于第一区域52被偏移的实施例。从入 射光被材料吸收的时间点起，偏移的势垒区64产生较长的通向相邻 光电二极管的路径。该偏移可以从像素阵列的中心到该阵列的外面的 像素变化，其中在像素阵列的中心处，光在垂直方向上穿透光电二极 管，在像素阵列的外面的像素处，光以显著的角度穿透光电二极管。 该偏移可以从像素阵列的中心到该阵列的外部区域逐渐变大。该偏移 使得耗尽区在输入光的方向上横向生长。举例来说，势垒区可以在最 外面的像素处被偏移高达0. 5 jLim。
图6是其中势垒区64和第二区域54 二者都相对于隔离区域62 被偏移的实施例。偏移的第二区域54沿着输入光的方向，并且捕获 更多的光子。第二区域偏移可以从像素阵列的中心到该阵列的外面的 像素变化，其中在像素阵列的中心处，光在垂直方向上穿透光电二极 管，在像素阵列的外面的像素处，光以显著的角度穿透光电二极管。 该偏移可以从像素阵列的中心到该阵列的外部区域逐渐变大。举例来
5说，该势垒区和第二区域64和54可以在最外面的像素处被偏移高达 0. 5 ja m。
可以利用已知的CMOS制造技术构成光电二极管。势垒区64可以 被形成在衬底56上。第一区域52可以被形成在势垒区64上，以及 栅极58和焊盘60可以被形成在区域52上。第二区域54也可以被形 成在衬底56上。形成的次序可以根据用于制造图像传感器的过程而 变化。
尽管已经在附图中描述和图示了特定的示范性实施例，但是应当 理解，这样的实施例仅仅是说明性的，并非限制宽的本发明，以及本 发明不限于示出和描述的特定结构和配置，本领域技术人员可以对这 些实施例进行各种其它修改。
权利要求
1.一种图像传感器，包括像素阵列，包括多个光电二极管，所述光电二极管处于所述像素阵列的边角区域中，每个光电二极管包括由第一类型的材料构成的第一区域；邻近于所述第一区域的隔离区域；和由第二类型的材料构成并且与所述隔离区域偏移的第二区域。
2. 如权利要求1所述的图像传感器，还包括势垒区，其由所述第 一类型的材料构成，并且位于所述第一区域之下以及相邻光电二极管 的第二区域之间，对于在所述边角区域中的光电二极管，所述势垒区 偏离所述第一区域。
3. 如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一类型的材料是 p型材料，而所述第二类型的材料是n型材料。
4. 如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二区域被偏移 0. 5 n m。
5. —种用于形成图像传感器的多个光电二极管的方法，包括 形成第一区域；形成邻近于第一区域的隔离区域；以及 形成与该隔离区域偏移的第二区域。
6. 如权利要求5所述的方法，还包括形成偏离第一区域的势垒区。
7. 如权利要求5所述的方法，其中第二区域被偏移0. 5 jLim。
8. 如权利要求5所述的方法，其中第一类型的材料是p型材料， 以及第二类型的材料是n型材料。
全文摘要
一种图像传感器，具有多个像素，每个像素具有第一材料的第一区域(52)和第二材料的第二区域(54)。该像素还具有在第一和第二区域之间的隔离区域(62)。光电二极管(59)从衬底(56)中的第二区域形成，并且被布置成阵列。在阵列(18)的边角区域中，第二区域相对于该所述隔离区域偏移，以捕获输入光的更多的光子。
文档编号H01L27/146GK101675523SQ200880006824
公开日2010年3月17日 申请日期2008年2月29日 优先权日2007年3月1日
发明者郑苍隆 申请人:郑苍隆