基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法，包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括光電二極管、傳輸晶體管柵極和懸浮漏極，所述光電二極管基于入射光產(chǎn)生電荷，所述傳輸晶體管柵極將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至其懸浮漏極，其中，所述光電二極管的注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極具有一重疊區(qū)，以及所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。本發(fā)明還提供了一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，能有效對(duì)圖像暗角進(jìn)行補(bǔ)償，以提高圖像質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，圖像傳感器是指將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。圖像傳感器包括電荷耦合器件(Charge Coupled Device,簡(jiǎn)稱(chēng)CCD)和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor,簡(jiǎn)稱(chēng) CMOS)圖像傳感器芯片
[0003]CMOS圖像傳感器和傳統(tǒng)的C⑶傳感器相比具有的低功耗，低成本和與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在CMOS圖像傳感器不僅用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，例如微型數(shù)碼相機(jī)(DSC)，手機(jī)攝像頭，攝像機(jī)和數(shù)碼單反(DSLR)中，而且在汽車(chē)電子，監(jiān)控，生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]對(duì)CMOS圖像傳感器而言，如何提高圖像質(zhì)量是設(shè)計(jì)和制造中一個(gè)非常重要的因素。如圖1所示為現(xiàn)有的圖像傳感器，其像素單元采用拜亞(Bayer)形式排列，其中，R代表感應(yīng)紅色光的像素單元，G感應(yīng)綠色光的像素單元，B感應(yīng)藍(lán)色光的像素單元，最終通過(guò)RGB三色合成還原真實(shí)的圖像顏色。如圖2所示是圖像傳感器像素單元陣列中央位置的結(jié)構(gòu)剖視圖，其中CMOS圖像傳感器包括用于光電轉(zhuǎn)換的光電二極管101以及多個(gè)MOS晶體管，光電二極管101是感光單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)光線(xiàn)的收集和光電轉(zhuǎn)換，其它的MOS晶體管是控制單元，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)光電二極管的選中，復(fù)位和讀出的控制。MOS晶體管中包括一個(gè)傳輸晶體管。傳輸晶體管柵極102用于控制電荷從光電二極管101向懸浮漏極103輸送,而懸浮漏極103用于電荷向電壓轉(zhuǎn)換。此外，CMOS圖像傳感器還包括金屬互連線(xiàn)105a、105b、105c,用于金屬互連線(xiàn)之間隔離的介質(zhì)層104，用于紅綠藍(lán)分色的濾色層106，以及用于光線(xiàn)聚焦的微透鏡107。具體來(lái)說(shuō)，在CMOS圖像傳感器工作過(guò)程中，光電二極管101將收集到的入射光轉(zhuǎn)換成電荷并把轉(zhuǎn)換后的電荷積累在光電二極管101中，在光電轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束以后，通過(guò)脈沖信號(hào)將傳輸晶體管柵極102打開(kāi),將光電二極管101中積累的電荷全部輸送到懸浮漏極103中，懸浮漏極103將積累的電荷量轉(zhuǎn)換為電壓的變化量。懸浮漏極103上電壓變化量與從光電二極管101中傳送到懸浮漏極103的電荷量成正比。在像素單元的結(jié)構(gòu)中傳輸管控制電子從光電二極管到懸浮漏極的傳輸，傳輸管的特性對(duì)像素單元的性能有著重要影響。
[0005]圖3所示為常規(guī)CMOS圖像傳感器像素單元的版圖結(jié)構(gòu)，其包括用于形成光電二極管的注入?yún)^(qū)IOla和有源區(qū)101b、傳輸晶體管柵極102和懸浮漏極103，其中，光電二極管注入?yún)^(qū)IOla和傳輸晶體管柵極102有一重疊區(qū)108，該重疊區(qū)108的大小可以影響傳輸晶體管的傳輸效率。如圖4所示為常規(guī)像素單元的光響應(yīng)特性曲線(xiàn)，其橫軸為照度，代表入射光的強(qiáng)度，縱軸為輸出信號(hào)，輸出信號(hào)隨照度的增加而增加，照度到達(dá)一定值時(shí)輸出信號(hào)飽和，即照度繼續(xù)增加但輸出信號(hào)不變。在常規(guī)的像素陣列中，所有的像素單元使用相同的版圖結(jié)構(gòu)，即所有的像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極重疊區(qū)的重疊面積是相同的，因此所有的像素單元對(duì)光的響應(yīng)特性也是相同的。但由于圖像邊緣像素接收到的入射光比圖像中央像素少，也就是邊緣像素得到的照度較小，因此造成圖像邊緣的像素單元的輸出信號(hào)較小，在成像結(jié)果上就是表現(xiàn)出圖像邊緣的亮度較暗，也就是圖像暗角的現(xiàn)象。
[0006]圖5所示是圖像傳感器像素陣列邊緣位置的結(jié)構(gòu)剖視圖，其像素單元結(jié)構(gòu)與中央位置的像素單元完全一致。在傳感器像素陣列邊緣位置的入射光具有一定的入射角度，因此無(wú)法被光電二極管101完全收集，產(chǎn)生的電壓信號(hào)較弱。入射光線(xiàn)角度在像素陣列面上的不均勻分布，造成光電反應(yīng)在整個(gè)成像平面上的不均勻，使得到的圖像的邊緣位置會(huì)比中間位置顯得更暗，這種現(xiàn)象通常被稱(chēng)作鏡頭陰影或是暗角效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)入射光線(xiàn)的入射角大于20度時(shí)，圖像邊緣的亮度只相當(dāng)于圖像中間位置亮度的78%，甚至更少。所以在CMOS圖像傳感器中需要使用暗角矯正的方法來(lái)消除圖像中間和邊緣亮度分布不均勻這一問(wèn)題。
[0007]如圖6所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種用于消除邊緣暗角效應(yīng)的CMOS圖像傳感器像素陣列的結(jié)構(gòu)剖視圖，其通過(guò)邊緣位置的微透鏡107和濾色層106的位移，使得入射光能夠聚焦到邊緣位置光電二極管101的表面，以減小圖像暗角效應(yīng)。但是，在焦距較小的情況小，入射光線(xiàn)的角度較大，而微透鏡和濾色層的位移受到整個(gè)像素單元陣列空間的限制，位移量十分有限，無(wú)法有效地補(bǔ)償圖像的暗角效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的為，針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法，能夠有效對(duì)圖像暗角進(jìn)行補(bǔ)償，以提高圖像質(zhì)量。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括光電二極管、傳輸晶體管柵極和懸浮漏極，所述光電二極管基于入射光產(chǎn)生電荷，所述傳輸晶體管柵極將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至其懸浮漏極，其中，所述光電二極管的注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極具有一重疊區(qū)，以及
[0010]所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
[0011]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心線(xiàn)性遞減。
[0012]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述重疊區(qū)的最大面積與最小面積的比值范圍為
1.05 ?2。
[0013]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)面積相同；所述多個(gè)像素單元的傳輸晶體管柵極面積相同。
[0014]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述多個(gè)像素單元的懸浮漏極面積相同。
[0015]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述像素陣列包括介質(zhì)層、金屬互連線(xiàn)、濾色層和微透鏡。
[0016]此外，本發(fā)明還提供了一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，其包括:
[0017]在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)像素單元的懸浮漏極；
[0018]淀積介質(zhì)層，并在所述介質(zhì)層上形成多個(gè)傳輸晶體管柵極；
[0019]在所述介質(zhì)層和傳輸晶體管柵極上方形成圖形化的光刻膠層；[0020]以所述圖形化的光刻膠層為掩膜進(jìn)行離子注入，以形成多個(gè)光電二極管注入?yún)^(qū)，其中，所述多個(gè)光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
[0021]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心線(xiàn)性遞減，且所述重疊區(qū)的最大面積與最小面積的比值范圍為1.05?2。
[0022]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述圖形化的光刻膠層具有多個(gè)不相等的間隙，且所述多個(gè)間隙間所暴露出的傳輸晶體管柵極的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
[0023]在優(yōu)選或可選的實(shí)施例中，所述多個(gè)像素單元的傳輸晶體管柵極面積相同；所述多個(gè)像素單元的懸浮漏極面積相同。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明實(shí)施例的基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法，通過(guò)將光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極重疊區(qū)的面積從該像素陣列的邊緣位置向中心位置遞減，來(lái)相應(yīng)改變像素單元傳輸效率的大小，使得CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的像素單元傳輸效率較高，從而在CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的入射光無(wú)法完全被光電二極管收集的情況下，該陣列邊緣的像素單元仍可以得到與陣列中央位置的像素單元相同的輸出電壓變化，有效補(bǔ)償了 CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣的暗角效應(yīng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]為能更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0027]圖1為圖像傳感器陣列；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器像素陣列中央位置的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器像素單元的版圖結(jié)構(gòu)；
[0030]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器像素單元的光響應(yīng)特性曲線(xiàn)；
[0031]圖5為現(xiàn)有技術(shù)中圖像傳感器像素陣列邊緣位置的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0032]圖6為現(xiàn)有技術(shù)中用于消除邊緣暗角效應(yīng)的圖像傳感器像素陣列的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0033]圖7為本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0034]圖8為本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的版圖結(jié)構(gòu)；
[0035]圖9為本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的光響應(yīng)特性曲線(xiàn)；
[0036]圖10?圖12為本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法，通過(guò)將光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極重疊區(qū)的面積從像素陣列的邊緣位置向中心位置遞減，來(lái)相應(yīng)改變像素單元傳輸效率的大小，即CMOS圖像傳感器像素陣列從邊緣位置到中心位置的像素單元的傳輸效率逐漸變低，使得CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的像素單元的傳輸效率較高，電荷基本可以全部傳出，從而在CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的入射光無(wú)法完全被光電二極管收集的情況下，陣列邊緣的像素單元仍可以得到與陣列中央位置的像素單元相同的輸出電壓變化，有效補(bǔ)償了 CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣的暗角效應(yīng)。
[0039]上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合附圖7-12對(duì)本發(fā)明基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法的一較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0040]圖7為本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0041]如圖7所示，基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單兀包括光電二極管、傳輸晶體管柵極和懸浮漏極，該光電二極管基于入射光產(chǎn)生電荷，該傳輸晶體管柵極將光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至其懸浮漏極，其中，上述光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極具有一重疊區(qū)，以及多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
[0042]具體來(lái)說(shuō)，其包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括光電二極管201、傳輸晶體管柵極202和懸浮漏極203。光電二極管201基于入射光聚積產(chǎn)生電荷,傳輸晶體管柵極202用于控制電荷從光電二極管201向懸浮漏極203輸送，懸浮漏極203則將積累的電荷數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓的變化量。在本實(shí)施例中，CMOS圖像傳感器像素單元為4-T結(jié)構(gòu)，還包括復(fù)位晶體管，源極跟隨晶體管和選擇晶體管等，這些晶體管的結(jié)構(gòu)及制造方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不作贅述。當(dāng)然，具有較少或較多晶體管的其他像素單元結(jié)構(gòu)也可以使用。此夕卜，像素單元還包括介質(zhì)層204，金屬互連線(xiàn)205a，205b，205c，濾色層206以及微透鏡207 ；上述光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202具有一重疊區(qū)208，其中，多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202的重疊區(qū)208的面積從所述像素陣列的邊緣位置向中心位置遞減。
[0043]在CMOS圖像傳感器工作過(guò)程中，光電二極管201將收集到的入射光轉(zhuǎn)換成電荷，并把轉(zhuǎn)換以后的電荷積累在光電二極管201中，在光電轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束以后，通過(guò)脈沖信號(hào)將傳輸晶體管柵極202打開(kāi),將光電二極管201中積累的電荷全部輸送到懸浮漏極203,而懸浮漏極203的電壓因?yàn)楂@取電荷Q而改變。
[0044]值得注意的是，請(qǐng)參考圖8，在本發(fā)明基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列中，每一個(gè)像素單元中光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202的重疊區(qū)的面積發(fā)生漸變，具體來(lái)說(shuō)，光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)的面積從像素陣列邊緣向中心遞減，越靠近陣列邊緣像素單元，光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)的面積越大，即重疊區(qū)208a的面積大于重疊區(qū)208b的面積，重疊區(qū)208b的面積大于重疊區(qū)208c的面積，使得從邊緣位置到中心位置的像素單元的傳輸效率逐漸變低。較佳的，光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)的面積從像素陣列邊緣向中心線(xiàn)性遞減且重疊區(qū)的最大面積與最小面積的比值范圍為1.05?2。當(dāng)入射光線(xiàn)的入射角大于20度時(shí)，一般情況下由于圖像邊緣的亮度一般只相當(dāng)于圖像中間位置亮度的78%，因此在本發(fā)明的一實(shí)施例中，此時(shí)邊緣像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)的最大面積與中心像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)的最小面積之比可為1.28:1。
[0045]上述重疊區(qū)208面積越大，傳輸效率越高的具體原因如圖9所示，本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的光響應(yīng)特性曲線(xiàn)，從圖9可見(jiàn)通過(guò)改變光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸管柵極202的重疊區(qū)的大小,可以改變傳輸晶體管的傳輸效率,在響應(yīng)曲線(xiàn)上表現(xiàn)為靈敏度的改變。當(dāng)像素單元重疊區(qū)208的面積較大時(shí)，光電二極管201的電荷存儲(chǔ)區(qū)更靠近懸浮漏極203，單位時(shí)間內(nèi)的傳輸效率更高，即有更多的電子傳輸?shù)綉腋÷O203，在相同照度下邊緣像素單元表現(xiàn)出較高的靈敏度。當(dāng)重疊區(qū)208面積較小時(shí)，光電二極管201的電荷存儲(chǔ)區(qū)離懸浮漏極203較遠(yuǎn)，單位時(shí)間內(nèi)的傳輸效率較低，即傳輸?shù)綉腋÷O203的電子較少，在相同照度下邊緣中央像素單元表現(xiàn)出較低的靈敏度。因此雖然入射光在整個(gè)像素陣列上呈現(xiàn)不均勻分布，即邊緣像素單元得到的入射光較少，但由于邊緣像素單元靈敏度較高，邊緣像素單元仍可以得到與陣列中央位置像素單元相同的輸出電壓變化，即通過(guò)陣列邊緣到中央的像素單元的不同響應(yīng)曲線(xiàn)來(lái)補(bǔ)償入射光在像素陣列上的不均勻分布，因此，從整個(gè)像素陣列的范圍來(lái)看，其邊緣位置與中心位置的輸出信號(hào)是相同的，從而就能夠有效消除陣列邊緣的暗角效應(yīng)。此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了消除因光電二極管201、傳輸晶體管柵極202和懸浮漏極203的原因造成電荷量Q發(fā)生變化，每一個(gè)像素單元的光電二極管201的面積相同，傳輸晶體管柵極202的面積相同以及懸浮漏極203的面積也相同。
[0046]下面將參照?qǐng)D10?圖12描述本發(fā)明一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法。
[0047]請(qǐng)參考圖10，首先，在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)懸浮漏極203，懸浮漏極203用于將電荷轉(zhuǎn)換為電壓。較佳的，多個(gè)懸浮漏極203的面積均相同。該懸浮漏極203的形成方法為通過(guò)進(jìn)行雜質(zhì)離子注入及退火工藝等常規(guī)工藝來(lái)完成，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。接著生長(zhǎng)柵氧化層204，并在柵氧化層204上形成多個(gè)傳輸晶體管柵極202，較佳的，多個(gè)傳輸晶體管柵極202的面積均相同。傳輸晶體管柵極202的形成方法例如在硅襯底上生長(zhǎng)柵氧化層204及淀積多晶硅層，再利用光刻、刻蝕工藝形成傳輸晶體管柵極202，在此不作詳述。
[0048]請(qǐng)參考圖11，接下來(lái)在柵氧化層204和傳輸晶體管柵極202上方形成圖形化的光刻膠層209。具體方法為，在柵氧化層204和傳輸晶體管柵極202表面上涂覆光刻膠層并以如圖8中的版圖設(shè)計(jì)制作的光刻板進(jìn)行曝光及顯影處理。其中，圖形化的光刻膠層209具有多個(gè)面積不相等的間隙，也即所要形成的多個(gè)光電二極管201的面積相同，且這些間隙間所暴露出的傳輸晶體管柵極202的面積從像素陣列的邊緣向中心遞減，較佳的為線(xiàn)性遞減。
[0049]值得注意的是，這些間隙是用來(lái)進(jìn)行離子注入光電二極管201的。然后，以圖形化的光刻膠層209為掩膜進(jìn)行離子注入光電二極管201，最終形成多個(gè)光電二極管注入?yún)^(qū)201a，其中，光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)208的面積從像素陣列邊緣向中心遞減，如圖12所示。當(dāng)然，基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法還包括形成復(fù)位晶體管，源極跟隨晶體管和選擇晶體管的步驟，其制造工藝均為本領(lǐng)域所公知，在此不作詳細(xì)介紹。上述通過(guò)將光電二極管注入?yún)^(qū)201a和傳輸晶體管柵極202重疊區(qū)208的面積從像素陣列的邊緣位置向中心位置遞減，來(lái)相應(yīng)改變像素單元傳輸效率的大小，即CMOS圖像傳感器像素陣列從邊緣位置到中心位置的像素單元的傳輸效率逐漸變低，使得CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的像素單元的傳輸效率較高，電荷基本可以全部傳出，從而在CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的入射光無(wú)法完全被光電二極管201收集的情況下，陣列邊緣的像素單元仍可以得到與陣列中央位置的像素單元相同的輸出電壓變化，有效補(bǔ)償了 CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣的暗角效應(yīng)。最后，在柵氧化層204上方淀積層間介質(zhì)，形成金屬互連線(xiàn)，濾色層及微透鏡，形成了基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列。
[0050]綜上所述，本發(fā)明基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列及其形成方法，通過(guò)將光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極重疊區(qū)的面積從該像素陣列的邊緣位置向中心位置遞減，來(lái)相應(yīng)改變像素單元傳輸效率的大小，使得CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的像素單元傳輸效率較高，從而在CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣位置的入射光無(wú)法完全被光電二極管收集的情況下，該陣列邊緣的像素單元仍可以得到與陣列中央位置的像素單元相同的輸出電壓變化，有效補(bǔ)償了 CMOS圖像傳感器像素陣列邊緣的暗角效應(yīng)。
[0051]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單兀包括光電二極管、傳輸晶體管柵極和懸浮漏極，所述光電二極管基于入射光產(chǎn)生電荷，所述傳輸晶體管柵極將所述光電二極管產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至其懸浮漏極，其中，所述光電二極管的注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極具有一重疊區(qū)，以及 所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心線(xiàn)性遞減。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，所述重疊區(qū)的最大面積與最小面積的比值范圍為1.05?2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)面積相同；所述多個(gè)像素單元的傳輸晶體管柵極面積相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，所述多個(gè)像素單元的懸浮漏極面積相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列，其特征在于，所述像素陣列包括介質(zhì)層、金屬互連線(xiàn)、濾色層和微透鏡。
7.一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，其特征在于，包括: 在半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)像素單元的懸浮漏極； 淀積介質(zhì)層，并在所述介質(zhì)層上形成多個(gè)傳輸晶體管柵極； 在所述介質(zhì)層和傳輸晶體管柵極上方形成圖形化的光刻膠層； 以所述圖形化的光刻膠層為掩膜進(jìn)行離子注入，以形成多個(gè)光電二極管注入?yún)^(qū)，其中，所述多個(gè)光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，其特征在于，所述多個(gè)像素單元的光電二極管注入?yún)^(qū)和傳輸晶體管柵極的重疊區(qū)的面積從所述像素陣列的邊緣向中心線(xiàn)性遞減，且所述重疊區(qū)的最大面積與最小面積的比值范圍為1.05 ?2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，其特征在于，所述圖形化的光刻膠層具有多個(gè)不相等的間隙，且所述多個(gè)間隙間所暴露出的傳輸晶體管柵極的面積從所述像素陣列的邊緣向中心遞減。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于暗角補(bǔ)償?shù)膱D像傳感器像素陣列的形成方法，其特征在于，所述多個(gè)像素單元的傳輸晶體管柵極面積相同；所述多個(gè)像素單元的懸浮漏極面積相同。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103730477SQ201310753979
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】顧學(xué)強(qiáng), 周偉, 張莉瑋 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司