CN113782551A - 改善图像滞后的cis器件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种改善图像滞后的CIS器件。改善图像滞后的CIS器件，所述改善图像滞后的CIS器件包括：多个光电二极管，每个光电二极管通过一传输门与浮动区连接，所述光电二极管中产生的信号电子通过所述传输门传送至所述浮动区中；所述光电二极管包括第一导电类型掺杂区，和位于所述第一导电类型掺杂区相邻上方的第二导电类型掺杂区；在靠近所述传输门位置处的第一导电类型掺杂区部分形成第一导电类型掺杂区A部分，所述第一导电类型掺杂区其他部分为第一导电类型掺杂区B部分；所述第一导电类型掺杂区A部分的掺杂浓度大于所述第一导电类型掺杂区B部分的掺杂浓度。
Description
技术领域
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种改善图像滞后的CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)器件。
背景技术
相关技术中的CIS器件包括位于感光区中的4T晶体管和位于外围区的外围电路，该外围电路用于获取该4T晶体管产生的信号，4T晶体管通过传输门将所产生的信号传送给外围电路。
对于65nm以下工艺CIS产品，为保证其在低光照条件下能够获得较大的信号响应，通常需要采用大尺寸光电二极管使得感光区的面积更大，进而使得更多的光子可以投在感光区以发生光电效应产生电子信号，提高器件的感光灵敏性。
但是，随着光电二极管的尺寸增大，使得光电二极管中部分区域与传输门的距离增大，导致CIS器件将由光电效应所产生的电子信号传输给外围电路时，部分电子的传输能力下降，且一旦在传输门边缘位置存在势垒或者势袋，传输能力下降的电子则因该势垒或者势袋而留在光电二极管中，从而导致光电二极管的信号传输不足形成图像滞后，对图像质量产生不利影响。
发明内容
本申请提供了一种改善图像滞后的CIS器件，可以解决相关技术中因增大光电二极管尺寸而产生图像滞后的问题。
为了解决背景技术中所述的问题，本申请提供一种改善图像滞后的CIS器件，所述改善图像滞后的CIS器件包括：
多个光电二极管，每个光电二极管通过一传输门与浮动区连接，所述光电二极管中产生的信号电子通过所述传输门传送至所述浮动区中；
所述光电二极管包括第一导电类型掺杂区，和位于所述第一导电类型掺杂区相邻上方的第二导电类型掺杂区；
在靠近所述传输门位置处的第一导电类型掺杂区部分形成第一导电类型掺杂区A部分，所述第一导电类型掺杂区其他部分为第一导电类型掺杂区B部分；
所述第一导电类型掺杂区A部分的掺杂浓度大于所述第一导电类型掺杂区B部分的掺杂浓度。
可选地，所述第一导电类型掺杂区A部分，从所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区之间的交界面处向下延伸。
可选地，所述第一导电类型掺杂区A部分与所述第一导电类型掺杂区B部分之间，因掺杂浓度差形成一内建电场。
可选地，所述内建电场的方向是从所述第一导电类型掺杂区A部分，指向所述第一导电类型掺杂区B部分。
可选地，所述内建电场能够促进所述第一导电类型掺杂区B部分中产生的信号电子，扩散至所述第一导电类型掺杂区A部分。
所述第一导电类型掺杂区B部分具有第一浓度，第一导电类型掺杂区A部分具有第二浓度；
所述第一导电类型掺杂区B部分具有第一浓度，第一导电类型掺杂区A部分具有第二浓度，所述第一浓度大于第二浓度；
具有第二浓度的第一导电类型掺杂区A部分，是在第一浓度的基础上，对所述第一导电类型掺杂区A部分对应位置进行掺杂过程，形成第二浓度。
可选地，所述掺杂过程的掺杂能量为200K至300K。
可选地，所述掺杂过程的掺杂剂量为2.5E11cm3至3.5E11cm3。
本申请技术方案，至少包括如下优点：通过传输门，使得光电二极管和浮动区之间建立通路，从而使得光电二极管产生的信号电子传输至该浮动区中。在信号电子传输过程中，由于N型掺杂区A部分的掺杂浓度大于N型掺杂区B部分的掺杂浓度，形成一由A部分指向B部分的内建电场，使得在该内建电场的作用下，促进B部分中产生的信号电子扩散进入A部分，减少B部分的电荷积累，且该A部分更靠近传输门，该B部分更远离传输门。从而避免了因光电二极管的尺寸增大而导致远离传输管的光电二极管产生的信号电子无法传输至浮动区，从而消除传输管边缘势垒造成的不利影响，优化传输通道，减少图像拖尾。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的改善图像滞后的CIS器件部分结构俯视示意图；
图2示出了图1的C-C向剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出了本申请一实施例提供的改善图像滞后的CIS器件部分结构俯视示意图，本实施例以第一导电类型为N型，第二导电类型为P型进行描述。从图1中可以看出，该改善图像滞后的CIS器件，包括：多个光电二极管210、多个传输门220和一个浮动区230，该光电二极管210、传输门220和浮动区230均形成于P型衬底层240中。每个光电二极管210分别通过一个对应的传输门220与浮动区230连接，使得光电二极管210产生的信号电子通过该传输门220传送至浮动区230中。
需要解释的是，对于CIS器件，光电二极管210传输给浮动区230中的信号电子，通过导电通路传送给CIS器件的外围电路(图中未示出)，该信号电子为该CIS器件的光电二极管210吸收光子并经光电效应所产生的电荷。
图2示出了图1的C-C向剖视结构示意图，从图2中可以看出，该光电二极管210包括N型掺杂区211，和位于所述N型掺杂区211相邻上方的P型掺杂区212。该N型掺杂区211和P型掺杂区212均在图2所示P型衬底层240的纵向上延伸。其中，P型掺杂区212从P型衬底层240的上表面位置处向下延伸，N型掺杂区211从所述P型掺杂区212的下表面位置处向下延伸。
该光电二极管210的一侧连接传输门220，该传输门220的另一侧连接浮动区230。该传输门220包括控制栅极221，该控制栅极221下的P型衬底层240中能够形成该传输门220的沟道区222，通过向该控制栅极221施加电压使得该沟道区222形成导电沟道，该导电沟道用于将光电二极管210和浮动区230连通。
可选地，该浮动区230中的导电类型为N型。
继续参照图2，该N型掺杂区211包括靠近所述传输门220位置处的N型掺杂区A部分211A，除了该N型掺杂区A部分211A以外的该N型掺杂区211其他部分，为N型掺杂区B部分211B。其中，该N型掺杂区A部分211A的掺杂浓度大于N型掺杂区B部分211B的掺杂浓度。该N型掺杂区A部分211A从该N型掺杂区211与P型掺杂区212之间的交界面处向下延伸，该交界面为N型掺杂区211的上表面。
本实施例中，该N型掺杂区A部分211A与N型掺杂区B部分211B之间，因掺杂浓度差形成一内建电场，该内建电场的方向是从N型掺杂区A部分211A，指向N型掺杂区B部分211B。且该内建电场能够促进N型掺杂区B部分211B中产生的信号电子，扩散至N型掺杂区A部分211A。位于N型掺杂区A部分211A中的信号电子，经过对应的传输管220，传输进入浮动区230，从而减少B部分的信号电子积累。
本实施例中，N型掺杂区B部分211B具有第一掺杂浓度，该N型掺杂区A部分211A具有第二掺杂浓度，所述第二掺杂浓度大于第一掺杂浓度；具有第二浓度的N型掺杂区A部分211A，是在第一浓度的基础上，对所述N型掺杂区A部分211A对应位置进行掺杂过程，形成所述第二浓度。
可选地，对所述N型掺杂区A部分211A对应位置进行掺杂过程中的掺杂能量为200K至300K，掺杂剂量为2.5E11cm3至3.5E11cm3，以使得N型掺杂区A部分211A对应位置由第一浓度叠加到第二浓度。
本实施例通过传输门，使得光电二极管和浮动区之间建立通路，从而使得光电二极管产生的信号电子传输至该浮动区中。在信号电子传输过程中，由于N型掺杂区A部分的掺杂浓度大于N型掺杂区B部分的掺杂浓度，形成一由A部分指向B部分的内建电场，使得在该内建电场的作用下，促进B部分中产生的信号电子扩散进入A部分，减少B部分的电荷积累，且该A部分更靠近传输门，该B部分更远离传输门。从而避免了因光电二极管的尺寸增大而导致远离传输管的光电二极管产生的信号电子无法传输至浮动区，从而消除传输管边缘势垒造成的不利影响，优化传输通道，减少图像拖尾。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述改善图像滞后的CIS器件包括：
多个光电二极管，每个光电二极管通过一传输门与浮动区连接，所述光电二极管中产生的信号电子通过所述传输门传送至所述浮动区中；
所述光电二极管包括第一导电类型掺杂区，和位于所述第一导电类型掺杂区相邻上方的第二导电类型掺杂区；
在靠近所述传输门位置处的第一导电类型掺杂区部分形成第一导电类型掺杂区A部分，所述第一导电类型掺杂区其他部分为第一导电类型掺杂区B部分；
所述第一导电类型掺杂区A部分的掺杂浓度大于所述第一导电类型掺杂区B部分的掺杂浓度。
2.如权利要求1所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述第一导电类型掺杂区A部分，从所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区之间的交界面处向下延伸。
3.如权利要求1所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述第一导电类型掺杂区A部分与所述第一导电类型掺杂区B部分之间，因掺杂浓度差形成一内建电场。
4.如权利要求3所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述内建电场的方向是从所述第一导电类型掺杂区A部分，指向所述第一导电类型掺杂区B部分。
5.如权利要求3所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述内建电场能够促进所述第一导电类型掺杂区B部分中产生的信号电子，扩散至所述第一导电类型掺杂区A部分。
6.如权利要求1所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述第一导电类型掺杂区B部分具有第一浓度，第一导电类型掺杂区A部分具有第二浓度，所述第二浓度大于第一浓度；
具有第二浓度的第一导电类型掺杂区A部分，是在第一浓度的基础上，对所述第一导电类型掺杂区A部分对应位置进行掺杂过程，形成所述第二浓度。
7.如权利要求1所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述掺杂过程的掺杂能量为200K至300K。
8.如权利要求1所述的改善图像滞后的CIS器件，其特征在于，所述掺杂过程的掺杂剂量为2.5E11cm3至3.5E11cm3。
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