CN1959996A - Cmos影像感应器 - Google Patents

Cmos影像感应器 Download PDF

Info

Publication number
CN1959996A
CN1959996A CNA2006100900208A CN200610090020A CN1959996A CN 1959996 A CN1959996 A CN 1959996A CN A2006100900208 A CNA2006100900208 A CN A2006100900208A CN 200610090020 A CN200610090020 A CN 200610090020A CN 1959996 A CN1959996 A CN 1959996A
Authority
CN
China
Prior art keywords
floating diffusion
image sensor
cmos image
diffusion amplifier
photodiode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006100900208A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100536152C (zh
Inventor
李相埈
崔梁圭
张东润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of CN1959996A publication Critical patent/CN1959996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100536152C publication Critical patent/CN100536152C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种CMOS影像感应器，它包括：基板上加工形成的光电二极管；基板上加工形成的浮动扩散放大器区，浮动扩散放大器区与光电二级管有一定的距离并且围绕着光电二级管；一个中转门，中转门与光电二极管和浮动扩散放大器区也有一定的距离，在光电二极管和浮动扩散放大器区之间形成边界区，因此，中转门与光电二级管和浮动扩散放大器区重叠。

Description

CMOS影像感应器
本发明要求2005年6月24日申请、专利申请号是：10-2005-00550152005在韩国专利申请的权利，在此合并参考。
技术领域
本发明涉及互补型金属氧化物半导体(CMOS)影像感应器，尤其是关于具有能有效减少无照电流噪声的结构的CMOS影像感应器。
背景技术
通常，CMOS影像感应器是采用场效应晶体管(FET)制造工艺来制造的。与电荷耦合器件(CCD)影像感应器相比，采用FET制造工艺制造的CMOS影像感应器具有功耗低、成本低和集成度高等优点。但是CMOS影像感应器有很高的无照电流噪声，这是它的缺点。
结合参考图1和图2，我们将介绍传统的CMOS影像感应器存在的问题和缺点。
图1是传统的CMOS影像感应器的平面示意图，图2是图1中沿着2a-2a’线的剖视图。
如图1和图2所示，传统的CMOS影像感应器基本原理和组成部分如下：一个基板1上加工形成的一个光电二极管2，这样当接收到光线时，就会有电流产生，中转门3将光电二极管产生的电流传送到浮动扩散放大器区4，氧化物绝缘浅槽5将每个CMOS影像感应器隔绝起来。
传统的CMOS影像感应器还包括：重置开关FET7，用于向浮动扩散放大器区4输入重置信号，将该区内的剩余的电流释放掉；源随器FET8，是做为缓冲放大器的源随器的；选择开关晶体管9，用于执行转换和寻址任务。
在传统的CMOS影像感应器中，有两种类型的无照电流噪声。
第一种无照电流噪声是由光电二极管产生的。就是说，第一种无照电流噪声是由于光电二极管表面和感光基层之间形成的P-N结的耗损区产生的。
第二种无照电流噪声是由光电二极管2和绝缘浅槽5之间的接触面产生的。在此，在光电二极管2和绝缘浅槽之间产生的大量的第二种无照电流噪声远比光电二级管2产生的第一种无照电流噪声大得多。因此，第二种无照电流噪声被认为是主要的无照电流噪声。
发明内容
因此，本发明的目的就是解决上述现有技术带来的至少一个问题和缺点。
本发明的一方面提供了一种CMOS影像感应器，能有效地减少无照电流噪声，并且能提高光电二级管到浮动扩散放大器区之间的电流传输性能。
为了达到本发明上述目的以及其他方面的目的，根据本发明的一个方面，提供了一种CMOS影像感应器，包括：在基板上加工形成的一个光电二极管；一个浮动扩散放大器区，在水平方向上，浮动扩散放大器区和光电二极管的之间的距离是预先设定的，而且浮动扩散放大器区包围着光电二极管；一个中转门，在光电二级管和浮动扩散放大器区之间的边界区形成，使得中转门光电二级管和浮动扩散放大器区重叠；在基板上加工形成绝缘浅槽，使得在水平方向上，绝缘浅槽离开浮动扩散放大器区一定的距离。
光电二极管可以加工成圆形或椭圆形外形，在CMOS影像感应器的中心部分，中转门可以加工成圆廊形或圆环形。
光电二级管、中转门、浮动扩散放大器区以及绝缘浅槽互相都是对称结构。
浮动扩散放大器区的外形是矩形的，在矩形的浮动扩散放大器区中心是个空心的。
由于具有上述的结构，CMOS影像感应器能有效地减少光电二极管和绝缘浅槽之间地无照电流噪声，这是因为光源照到光电二级管上产生电流可以从周围各个方向通过中转门传输到浮动扩散放大器区。
附图简要说明
将通过下面各图来介绍本发明，在图中，是用相同数字来代表相同的元器件。
图1是传统技术制造的CMOS影像感应器的平面图；
图2是图1中沿着2a-2a’线的剖视图；
图3是根据本发明的实施例的CMOS影像感应器的平面图；
图4是图3中根据本发明的实施例的CMOS影像感应器沿着4a-4a’线的剖视图。
具体实施方式
参考下面的最佳实施例的详细介绍和附图，就很容易理解本发明的优点和特点，也能更好的理解达到这些优点和特点所采用的途径和方法。
在下文中，参考图3和图4，将详细介绍依照本发明的一个实施例的CMOS影像感应器。
图3是本发明一个实施例的CMOS影像感应器的平面图，图4是本发明实施例的CMOS影像感应器沿着图3中4a-4a’线的剖视图。
参见图3和图4，本发明实施例的CMOS影像感应器包括：在基板上加工形成的一个光电二极管20，用于在接收光能后产生电流；一个浮动扩散放大器区40，和光电二级管间隔一定的距离并包围着光电二级管；一个中转门30，在光电二级管20和浮动扩散放大器区40之间的边界区形成，并与光电二级管20和浮动扩散放大器区40重叠；和一个绝缘浅槽50，用于防止相邻影像感应器之间的互相干扰。
请参看图4，在本发明的CMOS影像感应器中，中转门30、浮动扩散放大器区40以及绝缘浅槽40相对于光电二级管都是对称的。
如果光电二级管20是圆形的，浮动扩散放大器区40包围着光电二级管20形成，而且在水平方向上，浮动扩散放大器区40与光电二级管20有一定的距离。浮动扩散放大器区40是圆形或矩形，其中间部分有一圆形的空腔，使得光电二级管20可置于这个空腔中。中转门30在垂直方向上距离光电二级管20和浮动扩散放大器区40有一定的距离形成。在光电二级管20和浮动扩散放大器区40之间的边界区形成中转门30，这样中转门30的区域就与光电二级管20区域和浮动扩散放大器区40的区域重叠。中转门30是环形的平面，中间部分有圆形的空心，使得光电二极管20置于空心中。
基板10上加工形成的绝缘浅槽50围绕着浮动扩散放大器区40，这是为了抑制相邻的CMOS影像感应器之间的干扰。
在下文中，将详细介绍本发明实施例的CMOS影像感应器的工作原理。
当光线照到基板10上的光电二极管20上，光电二极管就会产生电流。光电二级管产生的电流通过其周围的中转门30传输到浮动扩散放大器区40。
如果光电二级管20是圆形的或椭圆形的，中转门30也围绕着光电二级管20形成一个环形。这样，光电二级管20产生的电流就可以从周围各个方向通过中转门传输到浮动扩散放大器区40。因此，中转门30的电流传输效率就有了提高。
电流先传输到中转门30，然后在传输至在中转门30周围的浮动扩散放大器区40。因为浮动扩散放大器区40是围绕着中转门30圆形外边分布的，并且同时围绕着光电二极管20，其面积很大。在将电流释放到绝缘浅槽区50之前，从光电二级管传过来的电流先被传输到具有很大面积的浮动扩散放大器区40了，因此，光电二级管20和绝缘浅槽50之间无照电流噪声，就大大减少了。
进一步来说，也就是，传输到浮动扩散放大器区40的电流要传输到绝缘浅槽50是很难的，因此就避免了相邻CMOS影像感应器之间的互相干扰。
如上所述，本发明的CMOS影像感应器的结构是：浮动扩散放大器区40包围着光电二极管20，在各个方向上，浮动扩散放大器区40比邻着光电二极管20，也就是说，浮动扩散放大器区40比邻着光电二极管20的所有边缘，因此，光电二级管产生的电流能从周围各个方向传输到浮动扩散放大器区40，这样电流的传输效率就提高了。也就是说，电流在传输到绝缘浅槽50之前，早就传输到了浮动扩散放大器区40了，无照电流噪声就减少了。
因为本发明的CMOS影像感应器还具有下列结构：中转门30和浮动扩散放大器区40都围绕着光电二极管20，所以相邻的CMOS影像感应器上光电二级管之间的距离比传统的CMOS影像感应器要大。这样，由绝缘浅槽50隔开的相邻的CMOS影像感应器之间的互相干扰就大大减少了。
综上所述，本领域的技术人员应理解，对于没有实质上离开本发明的最佳实施例的原理，可以进行很多变化和改进。因此，公开的本发明的实施例只是为了对本发明进行一般意义的介绍和说明，并不是为了限制的目的，本发明只由附带的权利要求进行限定。进一步来说，所有从附带的权利要求解释的方式、范围和等同物的变化、改进被为包括在本发明的范围。
本发明中的CMOS影像感应器具有下列优点。
首先，该CMOS影像感应器具有很高的性能，因为当有光照到光电二级管上时，光电二级管产生的电流能有效的传输到浮动扩散放大器区。
第二，和传统的CMOS影像感应器相比，该CMOS影像感应器光电二级管和绝缘浅槽之间的无照电流噪声相对较小。
第三，因为中转门与光电二级管重叠，并且在各个方向上包围着光电二极管，中转门在各个方向上也毗邻着浮动扩散放大器区，所以从光电二极管到浮动扩散放大器区的电流传输效率就提高了。

Claims (7)

1.一种CMOS影像感应器，它包括：
基板上形成的光电二级管；
基板上形成的浮动扩散放大器区，与光电二极管有一定的距离并且围绕着光电二极管；
一个中转门，与光电二极管和浮动扩散放大器区有一定的距离，形成光电二级管和浮动扩散放大器区之间的边界区域，使得中转门与光电二级管和浮动扩散放大器区重叠；
一个绝缘浅层，与浮动扩散放大器区有一定的距离。
2.权利要求1所述的CMOS影像感应器，其中的光电二极管是圆形或椭圆形的。
3.权利要求1所述的CMOS影像感应器，其中的中转门在其中间部分有圆形的空腔。
4.权利要求1所述的CMOS影像感应器，其中的中转门的形状是圆形的。
5.权利要求3所述的CMOS影像感应器，其中的中转门的截面、浮动扩散放大器的截面、绝缘浅槽截面都是对称的结构。
6.权利要求1所述的CMOS影像感应器，其中的浮动扩散放大器区是矩形的。
7.权利要求6所述的CMOS影像感应器，其中的浮动扩散放大器区在其中间部分有圆形的空腔。
CNB2006100900208A 2005-06-24 2006-06-23 Cmos影像感应器 Expired - Fee Related CN100536152C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050055015 2005-06-24
KR1020050055015A KR100638260B1 (ko) 2005-06-24 2005-06-24 씨모스 이미지 센서

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1959996A true CN1959996A (zh) 2007-05-09
CN100536152C CN100536152C (zh) 2009-09-02

Family

ID=37566312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100900208A Expired - Fee Related CN100536152C (zh) 2005-06-24 2006-06-23 Cmos影像感应器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060289911A1 (zh)
JP (1) JP4378363B2 (zh)
KR (1) KR100638260B1 (zh)
CN (1) CN100536152C (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134676A (zh) * 2014-07-23 2014-11-05 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 基于辐射环境应用的快速电荷转移像素结构
CN104284108A (zh) * 2013-07-01 2015-01-14 索尼公司 摄像装置和电子设备

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2095424B1 (en) * 2006-11-29 2020-04-22 Semiconductor Components Industries, LLC Pixel structure having shielded storage node
CN101796643B (zh) 2007-09-05 2013-04-10 国立大学法人东北大学 固体摄像元件及其制造方法
EP2445008B1 (en) * 2008-08-11 2015-03-04 Honda Motor Co., Ltd. Imaging device and image forming method
EP2216817B1 (fr) * 2009-02-05 2014-01-08 STMicroelectronics (Crolles 2) SAS Capteur d'images à semiconducteur à éclairement par la face arrière
US7977717B1 (en) * 2009-02-25 2011-07-12 ON Semiconductor Trading, Ltd Pixel sensing circuit
JP5471174B2 (ja) * 2009-08-28 2014-04-16 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
KR101608903B1 (ko) 2009-11-16 2016-04-20 삼성전자주식회사 적외선 이미지 센서
JP6021613B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-09 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置、および、撮像システム
JP6518076B2 (ja) * 2015-02-16 2019-05-22 エイブリック株式会社 受光素子を有する光検出半導体装置
US10971533B2 (en) 2018-01-29 2021-04-06 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Vertical transfer gate with charge transfer and charge storage capabilities
FR3098075A1 (fr) 2019-06-28 2021-01-01 Stmicroelectronics (Crolles 2) Sas Pixel et son procédé de commande
US11282883B2 (en) * 2019-12-13 2022-03-22 Globalfoundries U.S. Inc. Trench-based photodiodes
US11527563B2 (en) * 2020-04-20 2022-12-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Photodetector using a buried gate electrode for a transfer transistor and methods of manufacturing the same
FR3127329B1 (fr) * 2021-09-17 2024-01-26 St Microelectronics Crolles 2 Sas Pixel d'image et de profondeur

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104284108A (zh) * 2013-07-01 2015-01-14 索尼公司 摄像装置和电子设备
CN104284108B (zh) * 2013-07-01 2019-01-25 索尼公司 摄像装置和电子设备
CN104134676A (zh) * 2014-07-23 2014-11-05 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 基于辐射环境应用的快速电荷转移像素结构

Also Published As

Publication number Publication date
KR100638260B1 (ko) 2006-10-25
JP2007005792A (ja) 2007-01-11
CN100536152C (zh) 2009-09-02
JP4378363B2 (ja) 2009-12-02
US20060289911A1 (en) 2006-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1959996A (zh) Cmos影像感应器
CN1926693A (zh) 具有多种隔离体绝缘区宽度的集成电路
CN1849816A (zh) 设有浮置扩散栅电容的四晶体管cmos图像传感器
CN1707804A (zh) 用于减小暗电流的图像传感器及其制造方法
CN1641883A (zh) 互补金属氧化物半导体图像传感器及其制造方法
CN1992316A (zh) Cmos图像传感器
CN1992224A (zh) 互补金属氧化物半导体图像传感器的制造方法
CN1897289A (zh) 图像传感器及其制造方法
CN1832188A (zh) 固态成像装置
CN1819242A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1992301A (zh) 垂直型cmos图像传感器及其制造方法和吸附方法
CN1941393A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1812115A (zh) 固态成像器件及制造其的方法
CN1697192A (zh) 固态成像装置
CN1941394A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1534793A (zh) 固态成像装置及其制造方法
CN101043043A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1819232A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1738064A (zh) 光感测器及其制造方法
CN1230921C (zh) 一种感光二极管的光感测区的制作方法及其结构
CN1591888A (zh) 固体摄像器件及摄像机
US7772623B2 (en) CMOS image sensor and method for fabricating the same
CN1758440A (zh) 固体摄像装置
CN1822377A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN1889250A (zh) 利用独立的源极形成的cmos图像传感器件和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090902

Termination date: 20120623