本發(fā)明屬于全局曝光圖像傳感器感測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可收集寄生光生電荷的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

圖像傳感器是一種高集成度和高光靈敏度的固態(tài)光學成像器件，其工作原理如圖1所示：光線照射光電二極管產(chǎn)生光電效應，傳感器將光學信號轉(zhuǎn)化為信號電荷并轉(zhuǎn)移到存儲節(jié)點處寄存。但在工藝制作中，存儲節(jié)點上不可避免的存在寄生p-n結(jié)，當光照射寄生p-n結(jié)產(chǎn)生寄生光生電荷，這種寄生光生電荷與處于存儲狀態(tài)的信號電荷累加而導致信號失真，從而使圖像傳感器的寄生感光靈敏度增大。因此需要對寄生p-n結(jié)產(chǎn)生的光生電荷進行收集。

為了抑制寄生p-n結(jié)上的光生電荷效應，通常采用遮擋光線照射的方式保護存儲節(jié)點，如在p-n結(jié)表層鍍金屬層以避免光線垂直照射節(jié)點，但這種方式仍無法避免光線透過表層金屬間隙入射半導體，同時由于過多的表層金屬遮擋會降低圖像傳感器的像素填充效率，因此表面能夠應用于遮擋光線的區(qū)域很小，這就需要新的技術(shù)來抑制存儲節(jié)點上寄生光電效應的產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效收集寄生光生電荷，降低寄生感光靈敏度的可收集寄生光生電荷的圖像傳感器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的可收集寄生光生電荷的圖像傳感器電荷包括襯底及生長在襯底上的存儲節(jié)點，其特征在于所述襯底上靠近存儲節(jié)點寄生p-n結(jié)的區(qū)域生長保護區(qū)；存儲節(jié)點和保護區(qū)均為n+型半導體，保護區(qū)接高電位。

所述的保護區(qū)由多個保護柱組成，多個保護柱均勻分布在存儲節(jié)點周圍。

所述的保護區(qū)由多個保護柱組成，多個保護柱沿平行于存儲節(jié)點長度的方向均勻分布。

所述保護柱為正方形，其邊長一般在0.1～60um之間，相鄰保護柱之間的間隙t在0.1-0.56um之間，保護柱與存儲節(jié)點4之間的間隙w在0.1um-0.56um之間。

所述的保護區(qū)三面圍繞存儲節(jié)點形成保護開環(huán)。

所述的保護區(qū)平行于存儲節(jié)點的長度方向形成保護層。

本發(fā)明在襯底上靠近存儲節(jié)點寄生p-n結(jié)的區(qū)域制作保護區(qū)，當漏光照射存儲節(jié)點產(chǎn)生寄生光生電荷時，靠近保護區(qū)的p-n結(jié)產(chǎn)生的寄生光生電荷會被連接高電位的n+型半導體保護區(qū)收集，減少了進入存儲節(jié)點的寄生光生電荷，從而避免了信號失真，提高了圖像傳感器的信噪比。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器寄生光生電荷干擾示意圖。

圖2是本發(fā)明的可收集寄生光生電荷的圖像傳感器電荷存儲結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖3是典型5T像素架構(gòu)的全局曝光圖像傳感器電路原理圖。

圖4是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，現(xiàn)有的圖像傳感器一般包括襯底1和制作于襯底1上的光電二極管2、信號轉(zhuǎn)移柵3和存儲節(jié)點4。光電二極管2產(chǎn)生的信號電荷經(jīng)信號轉(zhuǎn)移柵3轉(zhuǎn)移到存儲節(jié)點4處寄存。存儲節(jié)點4上存在的寄生p-n結(jié)產(chǎn)生寄生光生電荷，這種寄生光生電荷與處于存儲狀態(tài)的信號電荷累加而導致信號失真，從而使圖像傳感器的寄生感光靈敏度增大。

如圖2所示，本發(fā)明的可收集寄生光生電荷的圖像傳感器電荷存儲結(jié)構(gòu)包括襯底1及制作于襯底1上的存儲節(jié)點4。所述襯底1上靠近存儲節(jié)點4寄生p-n結(jié)的區(qū)域制作有保護區(qū)6；存儲節(jié)點4和保護區(qū)6均為n+型半導體，保護區(qū)6接高電位VDD。當漏光照射存儲節(jié)點4產(chǎn)生寄生光生電荷5時，靠近保護區(qū)6的p-n結(jié)產(chǎn)生的寄生光生電荷5會被連接高電位VDD的n+型半導體保護區(qū)6收集。

下面以典型5-T像素架構(gòu)的圖像傳感器為例加以具體說明。

如圖3和圖4所示，典型5-T像素架構(gòu)工作原理如下：

首先圖像傳感器先關(guān)閉所有像素的TX2管和TX1管進行整體曝光，同時關(guān)閉復位管RST和打開SEL管(即行選開關(guān))采集復位信號。當曝光完成以后，先打開TX1管將光生信號電荷輸運到存儲節(jié)點FD處寄存。電荷輸運完成后關(guān)閉TX1管，同時存儲節(jié)點FD存儲的光生信號電荷通過SF管轉(zhuǎn)化為電壓信號，并由SEL管通過列地址總線逐行讀出采集的信號電壓，通過兩次信號的相減得到像素值。由于光生信號電荷傳輸完畢后通過打開TX2管就可以使光電二極管PPD進行復位，這使得5T像素架構(gòu)的圖像傳感器有更高的幀轉(zhuǎn)移速率。整個傳輸過程中，光生信號電荷在存儲節(jié)點FD處要先寄存后讀出，因此為了減少存儲過程中寄生光電荷的干擾，需要圍繞存儲節(jié)點FD生長保護區(qū)。

實施例1

如圖4所示，襯底1上生長的保護區(qū)由多個圓柱形保護柱61組成，多個圓柱形保護柱61三面圍繞分布在存儲節(jié)點FD周圍；各圓柱形保護柱61上打金屬接觸孔611，通過金屬接觸孔611接高電位VDD；存儲節(jié)點FD和圓柱形保護柱61均為n+型半導體。

根據(jù)標準邏輯電路設(shè)計工藝，所述正方形保護柱61的邊長l在0.1～60um之間，相鄰正方形保護柱61之間的間隙t在0.1-0.56um之間，正方形保護柱61與存儲節(jié)點4之間的間隙w在0.1-0.56um之間。

實施例2

如圖5所示，襯底上生長的保護區(qū)由多個正方形保護柱61組成，多個正方形保護柱61沿平行于存儲節(jié)點4長度的方向均勻分布；各正方形保護柱61上打金屬接觸孔611，通過金屬接觸孔611接高電位VDD；存儲節(jié)點FD和正方形保護柱61均為n+型半導體。

所述正方形保護柱61的邊長l為0.42um，相鄰正方形保護柱61之間的間隙t在0.1-0.56um之間，保護柱61與存儲節(jié)點4之間的間隙w在0.1-0.56um之間。

實施例3

如圖6所示，襯底1上三面圍繞存儲節(jié)點4生長n+型半導體形成保護開環(huán)62。保護開環(huán)62上打金屬接觸孔621，通過金屬接觸孔621接高電位VDD；保護開環(huán)62的橫截面為長方形；存儲節(jié)點FD和保護開環(huán)62均為n+型半導體。

實施例4

如圖7所示，襯底1上生長的保護區(qū)平行于存儲節(jié)點長度的方向形成保護層63，保護層63的橫截面為長方形；保護層63上打金屬接觸孔631，通過金屬接觸孔631接高電位VDD；存儲節(jié)點FD和保護層63均為n+型半導體。

實施例3、4中保護開環(huán)62和保護層63與存儲節(jié)點FD易產(chǎn)生寄生電容效應，同時過大的有源區(qū)容易和其它器件發(fā)生導通，而實施例1、2中采用多個正方形保護柱形成保護區(qū)，能夠有效降低保護區(qū)與存儲節(jié)點FD之間的電容效應，同時正方形保護柱可以更靈活的插放在FD的周圍。

實施例1、2中還可以采用其他形狀的保護柱代替正方形保護柱，例如根據(jù)設(shè)計規(guī)則設(shè)計為長方形或截角八邊形。實施例3、4中保護開環(huán)62和保護層63的橫截面也可以采用其他形狀，如梯形等。