CN100442543C - 一种光电二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明有关一种光电二极管，其用于CMOS图像传感器中，解决现有技术的光电二极管暗电流偏大的问题，包括P阱及设置于P阱内的N+区，其特征在于：在N+区外围还具有不与N+区接触的P+环。因为具有不与N+区域接触的P+环，减少了光电二极管表面的漏电，且避免形成反向漏电流较大的齐纳二极管(Zener)。

Description

一种光电二极管
技术领域
本发明涉及有关一种光电二极管，尤其是一种具有较小暗电流的光电二极管。
背景技术
在电子领域内，CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)集成电路是需要经常用到的器件。CMOS图像传感器集成电路是把NMOS晶体管、PMOS晶体管、电容、多晶电阻等标准CMOS加工技术器件单元和几十万至上百万个光电二极管集成在一起，形成图像传感、信号处理和输出的系统功能。为了获得清晰的高质量图像和满足手持设备低功耗要求，图像传感器单元光电二极管的反向暗电流(Dark Current)是否足够低，是CIS产品成败的关键。光电二极管的暗电流除了与工艺流程有关，还与光电二极管的结构设计有关。
现有技术的一种光电二极管的结构参照图1A及图1B所示，光电二极管包括P阱1，P阱1的外围具有范围较大的场区2，且P阱1内具有一定面积的N+区域3。在上述N+区域3内具有接触孔31，而在P阱1的区域则具有若干个接触孔21，上述接触21形成“U”型。另外一种现有的光电二极管如图2A及图2B所示，光电二极管包括P阱1’，在P阱1’的外围具有范围较大的场区2’，而P阱1’内具有一定区域的P+区域4’，一个面积小于上述P+区域4’的N+区域3’设置于上述P+区域4’内部，且上述N+区域3’与P+区域4’具有一定的重叠部分。N+区域3’内具有接触孔31’，而P+区域4内具有若干个接触孔41’。上述设置的光电二极管在反向偏置时空间势垒区在表面会扩展，从而会在光电二极管的表面产生漏电，而且由于N+区域3’与P+区域4’具有一定的重叠部分，所以形成了反向漏电流较大的齐纳二极管(Zener)。
因此，需要研发一种可以减小表面暗电流的光电二极管。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有较小表面暗电流的光电二极管。
本发明的目的是这样实现的：一种光电二极管，包括P阱及设置于P阱内的N+区，其特征在于：在P阱内N+区外围还具有不与N+区接触的P+环。
由于设置了封闭的P+环，限制了光电二极管在反向偏置时空间势垒区在表面的扩展，从而减小了光电二极管表面漏电，且由于P+环不与光电二极管N+区域接触，所以避免了齐纳二极管(Zener)反向漏电流较大现象的发生。
附图说明
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1A为现有技术的一种光电二极管的平面图。
图1B为现有技术的一种光电二极管的剖视图。
图2A为现有技术的另一种光电二极管的平面图。
图2B为现有技术的另一种光电二极管的剖视图。
图3A为本发明的光电二极管的一个实施例的平面图。
图3B为本发明的光电二极管的一个实施例的剖视图。
图4是本发明的光电二极管一个实施例与现有技术的光电二极管的暗电流的特性比较图，其中曲线1为现有技术中没有P’区域的光电二极管的暗电流特性曲线，曲线2为现有技术中P/-区域与N’区域重叠的光电二极管的暗电流特性曲线，曲线3为本发明一个实施例的光电二极管的暗电流特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
请参阅图3A及图3B所示，本发明的一种光电二极管一般用于CMOS图像传感器上，包括P阱5，P阱5的外围具有范围较大的场区6，该场区6与P阱5具有一定的重叠区域，P阱5内具有P’区7，P’区7内具有若干个成“U”型排布的接触孔71。在P’区7内具有一定范围的N’区8，在N’区8内具有一个接触孔81。上述N’区8与P’区7之间具有一定的间隙，且上述P’区7是一个封闭的矩形环。
请参阅图4所示，图4是本发明的光电二极管一个实施例与现有技术的光电二极管的暗电流的特性比较图。采用0.35um数模混合CMOS进行了流片和光电二极管暗电流测试。测试样品数为7片；测试数据量为7片*5点＝35点数据；测试图形为N+区域，300*300um2，新测试结构单位漏电特性为5.1pA/cm2@25C。结果表明，采用P+环的光电二极管暗电流最小，为4.0E-13A左右；无P+环的光电二极管暗电流其次，为1.0E-11A~1.0E-10A左右；N+与P+之间有重叠结构暗电流最大，在1.0E-10A~1.0E-7A。
综上所述，本发明完成了发明人的目的，本发明的光电二极管器件在光电二极管N+区域外围设计了一个封闭的P+环，限制了光电二极管在反向偏置时空间势垒区在表面的扩展，从而减少了光电二极管表面漏电。由于增设的P+环不与光电二极管N+区域接触，所以避免了齐纳二极管(Zener)反向漏电流较大现象的发生。因此，使用这种光电二极管的CMOS图像传感器，其器件成像的品质也会提高。

Claims (6)

1.一种光电二极管，包括P阱及设置于P阱内的N+区，其特征在于：在P阱内N+区外围还具有不与N+区接触的P+环。
2.如权利要求1所述的光电二极管，其特征在于：所述P+环是封闭的。
3.如权利要求1所述的光电二极管，其特征在于：在N+区内具有接触孔。
4.如权利要求1所述的光电二极管，其特征在于：在P+区内具有若干个接触孔。
5.如权利要求4所述的光电二极管，其特征在于：所述的若干个接触孔形成“U”型。
6.如权利要求1或2或3或4所述的光电二极管，其特征在于：所述光电二极管是应用于CMOS图像传感器中的光电二极管。
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