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Die
vorliegende Erfindung betrifft Bildabfühlvorrichtungen und im Besonderen
eine Pixelsensorzelle.
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Die
Technologie des integrierten Schaltkreises hat einige Gebiete, unter
anderem die Technologien im Bereich Computer, Steuersysteme, Telekommunikation
und Bildverarbeitung, revolutioniert. Im Bereich Bildverarbeitung
hat sich das ladungsgekoppelte Bauelement (Charge Coupled Device,
CCD) aufgrund seiner Herstellungs- und Leistungseigenschaften, wie
etwa relativ niedriger Kosten und einer geringen Größe, immer
mehr durchgesetzt. Nichtsdestotrotz sind integrierte CCD-Halbleiterschaltkreise,
die für
die Bildverarbeitung verwendet werden, relativ kompliziert in ihrer
Herstellung, wodurch deren Preis dementsprechend hoch ist. Aufgrund
der in Bezug auf integrierte MOS-Schaltkreise verschiedenen, bei
der Herstellung von integrierten CCD-Halbleiterschaltkreisen involvierten
Abläufe,
befindet sich herkömmlicherweise
der Signalverarbeitungsabschnitt des Bildsensors auf einem separaten,
integrierten Chip. Daher umfasst eine CCD-Bildverarbeitungsvorrichtung
zumindest zwei integrierte Schaltkreise: einen für den CCD-Sensor und einen
für die
Signalverarbeitungsschaltung.
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Ein
anderer Typ von Bildsensoren sind die aktiven Pixelsensoren. Wie
im US-Patent Nr. 5.625.210 von Lee et al. („das 210-Patent") erläutert wird,
ist ein aktiver Pixelsensor ein elektronischer Bildsensor mit aktiven
Vorrichtungen, etwa Transistoren, die mit jedem Pixel verbunden
sind. Der aktive Pixelsensor hat den Vorteil, dass sowohl Signalverarbeitung
als auch Abfühlschaltungsanordnung
im gleichen integrierten Schaltkreis vorhanden sind. Herkömmliche
aktive Pixelsensoren verwenden als Bildabfühlelemente üblicherweise Photodioden oder Photokondensatoren
aus Polysilizium.
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Die
bekanntesten aktiven Pixelsensorstrukturen bestehen aus drei Transistoren
und einer n+/p-Topf-Photodiode, die eine mit dem herkömmlichen
CMOS-Herstellungsverfahren kompatible Struktur aufweist. Beispiele
für andere
Strukturen sind im US-Patent
Nr. 5.587.596 (mit einer Ein-Transistorzelle), im US-Patent Nr.
5.926.214 (mit einer n-Transistorzelle) und im US-Patent Nr. 5.933.190 (mit
einem Sensor im loga rithmischen Maßstab) dargelegt. In derartigen
Sensoren gehört
zu den für
eine Vorrichtung wünschenswerten
Eigenschaften die Fähigkeit über eine
hohe Empfindlichkeit gemeinsam mit einem niedrigen Dunkelstrom (also
dem Strom, der vom Sensor in einer dunklen Umgebung ausgegeben wird)
zu verfügen.
Es ist bekannt, dass aktive Pixelsensoren so aufgebaut sind, dass
bei derselben Sensorgröße eine
Photodiode mit einem tieferen Übergang
eine höhere
Empfindlichkeit aufweist als eine Photodiode mit flachem Übergang
(wie er etwa üblicherweise
in einer n+/p-Topf-Diode zu finden ist). Für die Erzeugung solcher Vorrichtungen
sind jedoch Modifikationen des herkömmlichen CMOS-Herstellungsverfahrens
nötig und
dies kann den Dunkelstrom ferner aufgrund großer, effektiver Übergangsbereiche
(wenn aus einer dreidimensionalen Perspektive betrachtet) erhöhen.
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Daher
sind die gegenwärtig
verfügbaren
Alternativen entweder die Verwendung eines herkömmlichen Drei-Transistors mit
n+/p-Topf-Photodiodenstruktur, welcher in einem herkömmlichen CMOS-Herstellungsverfahren
gebildet werden kann, oder der Verzicht auf das herkömmliche
CMOS-Herstellungsverfahren zugunsten von Gestaltungsformen, die
auf die Verbesserung der Empfindlichkeit und der Dunkelstrom-Eigenschaften abzielen.
Eine Gestaltungsform eines aktiven Pixelsensors, die nicht mittels
herkömmlichen
CMOS-Herstellungsverfahren erzeugt wird, ist die gepinnte Photodiode,
wie sie im 210-Patent beschrieben wird.
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Die
gepinnte Photodiode hat sich als vorteilhaft erweisen, was ihre
Fähigkeit
anbelangt, eine gute Spektralempfindlichkeit für Blaulicht aufzuweisen, sowie
was ihre Vorzüge
in den Bereichen Dunkelstromdichte und Bildnachlauf anbetrifft.
Die Verringerung des Dunkelstroms wird durch Pinnen des Diodenoberflächenpotentials
an dem p-Topf oder p-Substrat (GND) durch einen p+-Bereich
erzielt. Während
das 210-Patent ein
Verfahren zur Verwendung einer gepinnten Photodiode und eines aktiven Pixelsensors
zur Verfügung
stellt, weist die darin beschriebene Gestaltungsform den Nachteil
eines komplizierten Herstellungsverfahrens auf. Wie anhand der Diagramme
im 210-Patent zu sehen, benötigt
im Besonderen die Herstellung einer derartigen Vorrichtung mehrere
Maskierungs- und Photolithographieschritte.
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Eine
Verbesserung hinsichtlich der im 210-Patent beschriebenen Vorrichtung
ist im US-Patent Nr. 5.880.495 von Chen (das 495-Patent) dargelegt,
das durch Verweise hierin aufgenommen wird. Das 495-Patent beschreibt
eine gepinnte Photodiodenstruktur mit aktiven Pixeln, die mit einer
Maske weniger erzeugt werden kann, als jene Struktur, die im 210-Patent
beschrieben ist. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der unterhalb
des Transfergates liegende N–-Kanal, wie im 210-Patent
erläutert,
nicht länger
benötigt
wird. Stattdessen wird ein hochdotierter N+-Topf
(„Transfertopf") an das Transfergate
angrenzend ausgebildet, der beim Transfer der Ladung (des Photosignals)
von der gepinnten Photodiode hin zur außerhalb befindlichen Schaltungsanordnung
behilflich ist. Außerdem
müssen
die Maskierungsschritte, wie im 210-Patent erläutert, zur Ausbildung eines niedrigdotierten
N–-Kanals
genau so ausgerichtet sein, dass diese unterhalb des Transfergates
liegen. Im Gegensatz dazu ist die Ausrichtung der Maske in der im
495-Patent beschriebenen Vorrichtung relativ unempfindlich gegenüber einer
fehlerhaften Ausrichtung.
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Die
gepinnte Photodiodenkonfiguration weist sogar dann bestimmte Nachteile
auf, wenn sie mit einer verbesserten, im 495-Patent beschriebenen Struktur
ausgebildet wird. So sind in einer gepinnten Photodiodenstruktur
beispielsweise vier Transistoren vorhanden, wodurch die Fülldichte
für den
gleichen Bereich geringer ist, was sich in einer geringeren Empfindlichkeit
niederschlägt.
Außerdem
sind aufgrund des TG-Transistors
mit versenktem Kanal erhebliche Modifikationen des herkömmlichen CMOS-Herstellungsverfahrens
nötig,
um das Herstellungsverfahren für
eine derartige Konfiguration durchzuführen. Wie sich unter Verweis
auf das hierin aufgenommene 210-Patent ebenfalls feststellen lässt, kann
die gepinnte Photodiodenkonfiguration einen Bildnachlauf hervorrufen,
was aufgrund des unvollständigen
Transfers der Ladung von der Diode zum schwimmenden Knoten entsteht,
wenn das Übergangsprofil
für den
Ladungstransfer nicht perfekt optimiert wurde.
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US-6.163.023
beschreibt einen verstärkten, photoelektrischen
Wandler, im dem ein Topf vom n-Typ in einem Substrat vom p-Typ ausgebildet
wird und ein mit Material vom p-Typ dotierter Bereich oben auf dem
n-Typ-Topf ausgebildet wird.
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Was
daher benötigt
wird, ist eine Pixelphotodioden-Struktur, die mittels eines herkömmlichen CMOS-Verfahrens
erzeugt wird und gleichzeitig über eine
hohe Empfindlichkeit und einen niedrigen Dunkelstrom verfügt. Beispiele
für weitere
Pixelsensoren, die eine Photodiode mit einer Oberflächenschicht umfassen,
die nicht mit dem Substrat verbunden, sondern elektronisch schwimmend
ausgebildet ist, sind in den Patenten JP-03-285/355 und JP-01-211/966
beschrieben. In diesen Bildverarbeitungsstrukturen sind die Ladungstransfers
jedoch nicht optimiert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Pixelsensor nach Anspruch 1 zur
Verfügung.
Die Pixelsensoranordnung umfasst eine Photodiode, die mit einer p+/n-Topf/p-Sub-Struktur ausgebildet
wird.
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Der
n-Topf/p-Sub-Übergang
dient als Photodiode mit tiefem Übergang,
die eine hohe Empfindlichkeit aufweist. Der p+-Bereich
passiviert die Siliziumoberfläche,
um den Dunkelstrom zu verringern. Im Gegensatz zur gepinnten Photodiodenstruktur,
ist der p+-Bereich der vorliegenden Erfindung
nicht mit dem p-Topf oder den p-Sub-Schichten verbunden, wodurch der p+-Bereich schwimmend ist. Dies verhindert
das Hinzufügen
von zusätzlicher
Kapazität zur
Zelle. Wenn ein Kontakt zur Diode hergestellt ist, kann das Leistungsverhalten
verbessert werden, indem sichergestellt wird, dass eine Blockierung
des p+ im Kontaktbereich erfolgt, damit dessen Schwimmzustand gesichert
ist, und dass n+ vorhanden ist, damit ein guter Kontakt zum n-Topf
gewährleistet
werden kann.
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Die
Photodiode kann als aktive Pixelsensorzelle implementiert werden,
wobei deren gesamtes Layout mit dem herkömmlichen CMOS-Herstellungsverfahren
kompatibel ist. Außerdem
kann die aktive Pixelsensorzellen-Vorrichtung unter Verwendung dreier
herkömmlicher
Transistorzellen ausgebildet werden, was im Gegensatz zu den gepinnten
Photodioden steht, die vier Transistorzellen benötigen. Als Alternative dazu
können
auch andere Photodiodenkonfigurationen durchgeführt werden, so können etwa
passive Pixel, zwei Transistoren, vier Transistoren oder eine Zelle
im logarithmischen Maßstab
verwendet werden.
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Die
aktive Pixelsensorzellen-Anordnung mit drei Transistoren umfasst
einen im Halbleitersubstrat nahe der Photodiode ausgebildeten Resettransistor, sowie
einen Puffertransistor und einen Zeilenauswahl(RS)-Transistor. Damit
ein Resettransistor geformt werden kann, wird ein p-Topf in einem
Halbleitersubstrat nach dem n-Topf der Photodiode ausgebildet. Danach
wird ein Gate über
dem p-Topf erzeugt und auch der Ursprungs- und der Sperr-n+-Bereich werden ausgebildet. Der Drain-n+-Bereich wird über dem p-Topf ausgebildet,
wohingegen der Ursprungs-n+-Bereich oberhalb
eines Teils des Übergangs
zwischen dem n-Topf und dem p-Topf ausgebildet wird. Ein Feldoxid-Isolationsbereich
(etwa eine LOCOS-Isolation) wird an jeder Seite des n-Topfs und
des p-Topfs ausgebildet.
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Ein
zusätzlicher
n-Typ-Bereich kann zwischen dem p+-Bereich
und dem n-Topf eingebracht werden, um das Übergangsprofil für spezielle
Anwendungen fein abzustimmen.
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Eine
weitere, die Struktur betreffende Alternative ist die Bereitstellung
der p+/n-Topf/p-Sub-Photodiode
unterhalb des Feldoxid-Isolationsbereichs. Dadurch wird vom gesamten
Diodenbereich lediglich die Kante des Feldoxid-Isolationsbereichs
frei gelassen, was aufgrund der hohen elektrischen Felder und der
mechanischen Beanspruchung zur Quelle des Dunkelstroms werden kann.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
zuvor beschriebenen Definitionen und viele der dieser Erfindung
innewohnenden Vorteile werden besser geschätzt und auch verstanden, wenn
diese unter Bezug auf die folgende, detaillierte Beschreibung sowie
die beigefügten
Zeichnungen interpretiert werden können, worin:
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1 ein
p-Substrat mit einer ersten Maske zum Beginn der Ausbildung eines
Pixelsensors gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 die
Ausbildung eines n-Topfs im p-Substrat zeigt;
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3 die
Ausbildung eines p-Topfs im p-Substrat darstellt;
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4 das
Hinzufügen
der Feldoxidbereiche und einer Polyschicht abbildet;
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5 die
Ausbildung eines Gates aus der Polyschicht darstellt;
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6 die
Ausbildung der n+-Bereiche auf jeder Seite
des Gates zeigt;
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7 die
Ausbildung eines schwebenden p+-Bereichs
als Teil der Photodiode abbildet;
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8 einen
Teil eines Schaltbilds zeigt, welches die Verbindungen einer fertigen,
aktiven Pixelsensorvorrichtung darstellt, die über eine Struktur aus drei
Transistoren verfügt;
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9 eine
alternative Ausführungsform
mit einem zusätzlichen
Bereich vom n-Typ abbildet; und
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10 eine
weitere alternative Ausführungsform
darstellt, in der sich die Photodiode unterhalb der Kante des Feldoxidbereichs
befindet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung des aktiven Pixelsensors,
wie er im 210- und im 495-Patent beschrieben wurde, dar. Der Großteil der
Beschreibung einer Schaltungsanordnung eines aktiven Pixelsensors
wird im 210-Patent dargelegt und die Verweise beziehen sich auf
das 210-Patent. Diese Gestaltungsformen werden als aufschlussreich
angesehen, was grundsätzliche
Gestaltungsform und Arbeitsweise eines aktiven Pixelsensors betrifft.
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Vorzugsweise
ist der Pixelsensor ein aktiver Pixelsensor, der mithilfe des herkömmlichen CMOS-Herstellungsverfahrens
erzeugt werden kann und auch über
die gewünschten
Eigenschaften der hohen Empfindlichkeit in Kombination mit einem niedrigen
Dunkelstrom verfügt.
Der Dunkelstrom wird durch die Verwendung eines p+- Bereichs, der die
Siliziumoberfläche
passiviert, verringert. Im Gegensatz zu gepinnten Photodiodenstrukturen,
ist der p+-Bereich der vorliegenden Erfindung
nicht mit dem p-Topf oder den p-Sub-Regionen verbunden, was zum Schwimmen
desselben führt.
Der schwimmende p+-Bereich verhindert das
Hinzufügen
von zusätzlicher
Kapazität
in die Zelle.
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Wie
zuvor erwähnt,
kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mithilfe des herkömmlichen
CMOS-Herstellungsverfahrens erzeugt werden. In der nun folgenden
Beschreibung wird als Dotiermaterial für die n-Typ-Implantation Phosphor bevorzugt,
wohingegen das bevorzugte Dotiermaterial für die p-Typ-Implantation Bor
ist. Das herkömmliche
CMOS-Herstellungsverfahren kann mit einem Halbleitersubstrat vom
p-Typ beginnen, wie in 1 dargestellt. Wie ebenfalls
in 1 abgebildet, wird ein p-Typ-Halbleitersubstrat 101 ursprünglich mit
einer Photolithographiemaske 201 abgedeckt. Die Photolithographiemaske 201 lässt einen
Teil des p-Substrats 101 frei, so dass es ein erstes n-Typ-Ionenimplantat
aufnehmen kann, wie hinsichtlich 2 zu sehen
ist.
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Wie
in 2 dargestellt, wird eine erste n-Typ-Ionenimplantation
zum Einsetzen eines tiefen n-Topfs 103 ausgeführt. Wie
weiter unten noch näher erläutert wird,
wird der im p-Substrat 101 eingesetzte n-Topf 103 auch
einen zusätzlichen
p+-Bereich umfassen, so dass eine p+/n-Topf/p-Sub-Photodiode gebildet
werden kann. Demgemäß wird der
n-Topf 103 relativ tief im Substrat ausgebildet, so dass
die Empfindlichkeit der Photodiode erhöht werden kann. Die Erhöhung der
Empfindlichkeit wird dadurch erzielt, dass tiefer eingesetzte Implantate
aufgrund eines Anstiegs des Sammelpfads für die unmittelbar photogenerierten
Ladungsträger
erhebliche Zunahmen der Pixelempfindlichkeit aufweisen.
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Wie
in 3 dargestellt, wird eine Photolithographiemaske 202 auf
einem Abschnitt des p-Substrats abgeschieden. Danach wird eine p-Typ-Ionenimplantation
zur Erzeugung eines tiefen p-Topfs 105 durchgeführt. Wie
weiter unten noch näher
erläutert
wird, wird der p-Topf teilweise zur Ausbildung eines Resettransistors
sowie eines Puffertransistors 151 und eines RS-Transistors 153 verwendet.
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Wie
in 4 abgebildet, werden die Feldoxidbereiche 113 im
Substrat 101 unter Verwendung jedes geeigneten, herkömmlichen
Halbleiter-Verarbeitungsverfahrens, wie z. B. LOCOS, ausgebildet. Die
Feldoxidbereiche 113 definieren einen aktiven Bereich,
in dem die Photodiode ausgebildet wird. Ein Isolationsoxid 115 wird
ebenfalls oben auf dem Substrat 101 zwischen den Feldoxidbereichen 113 ausgebildet.
Das Isolationsoxid 115 wird auch als Gateoxid bezeichnet
und wird vorzugsweise aus Siliziumoxid gebildet. Das zur Ausbildung
einer Siliziumdioxid-Isolationsoxidschicht 115 verwendete
Verfahren kann jedes bekannte Verfahren sein, u. a. die thermische
Oxidation von Silizium. Wie in 4 ebenfalls zu
erkennen ist, wird eine Schicht aus Polysilizium 117 oberhalb
des Substrats 101 abgeschieden. Das Polysilizium kann mithilfe
jedes herkömmlichen
Verfahrens, wie etwa der chemischen Niederdruck-Gasphasenabscheidung
(LPCVD), abgeschieden werden.
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Wie
in 5 zu sehen, wird die Polysiliziumschicht 117 mittels
herkömmlicher
Photolithographie- und Maskierungsverfahren zur Ausbildung eines Steuergates 121 strukturiert
und geätzt.
Wie unten beschrieben, wird daraus das Gate 121 für den Resettransistor.
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Wie
in 6 zu sehen, wird eine Photolithographiemaske 203 abgeschieden.
Die Maske 203 wird mithilfe herkömmlicher Lithographieverfahren ausgebildet.
Danach wird die Dotierung mit hoher Konzentration unter Verwendung
der Verfahren nach bekanntem Stand der Technik und herkömmlichen Dotierungsverfahren
durchgeführt.
Daraus entstehen ein n+-Bereich 123 und
ein n+-Bereich 125. Hierbei ist anzumerken,
dass der n+-Bereich 123 an der
Grenze zwischen dem n-Topf 102 und dem p-Topf 105 ausgebildet
wird. Wie im folgenden näher
erläutert
wird, werden die n+-Bereiche 123 und 125 als
Ursprungs- sowie Sperrbereich des Resettransistors verwendet.
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Wie
in 7 abgebildet, wird eine Photolithographiemaske 204 so
abgeschieden, dass ein Bereich zwischen einem der Feldoxidbereiche 113 und dem
n+-Bereich 123 frei bleibt. Danach
wird eine Dotierung mit hoher Konzentration zur Bildung eines p+-Bereichs
unter Verwendung der Maske 204 als Implementierungsmaske
eingesetzt. Dies bildet den p+-Bereich 131,
welcher der zuvor beschriebene, schwimmende p+-Bereich der Photodiode
ist, der die Siliziumoberfläche
zur Verringerung des Dunkelstroms passiviert. Der Bildung des p+-Bereichs kann dieselbe sein, wie jene für die PMOS-Source-/Drainimplantation,
die als Teil des herkömmlichen CMOS-Verfahrens
durchgeführt
wird. Im Gegensatz zur gepinnten Photodiodenstruktur ist der p+-Bereich 131 der
vorliegenden Erfindung nicht mit dem p-Substrat 101 oder
dem p-Topf 105 verbunden,
was diesen zum Schwimmen bringt. Daher fügt der p+-Bereich 131 der
Zelle keine zusätzliche
Kapazität
zu. Es lässt
sich feststellen, dass der p+-Bereich zur Gewährleistung
des Schwimmzustands im Kontaktbereich blockiert werden sollte und
dass zur Sicherstellung des guten Kontakts zum n-Topf 103 n+
vorhanden sein sollte, wenn ein Kontakt zur Photodiode hergestellt
wird.
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Wie
im 210-Patent beschrieben und in 8 zu sehen,
wird der n+-Bereich mit einer Ausgangs-Schaltungsanordnung
verbunden. Die Ausgangs-Schaltungsanordnung umfasst zusätzlich zum RS-Transistor 153 noch
einen Puffertransistor 151. Der n+-Bereich 123 ist
mit dem Gate des Puffertransistors 151 gekoppelt, während der
Drain des Puffertransistors 151 mit einer festgelegten
Spannung, etwa VDD, gekoppelt ist. Die Source
des Transistors 151 ist mit dem Drain des RS-Transistors 153 gekoppelt,
während
die Source des Transistors 153 den Ausgang der Verarbeitungsschaltungsanordnung
bereitstellt. Das Gate des RS-Transistors 153 empfängt ein
Zeilenselektionssignal (RS-Signal).
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Wie
in 8 zu sehen, ist der n+-Bereich 125 mit
einer festgelegten Spannung, etwa der Versorgungsspannung VDD, verbunden. Das Resetgate 121 wird
durch ein Resetsignal periodisch aktiviert. Wenn das Resetsignal „EIN" ist, wird der unterhalb
des Resetgates 121 befindliche Kanal leitend und der Strom kann
durch den Transistor fließen,
wodurch die Photodiode wieder zurückgesetzt wird.
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Wie
abgebildet, stellt die vorliegende Erfindung eine aktive Pixelphotodioden-Struktur
zur Verfügung,
die mithilfe eines herkömmlichen
CMOS-Verfahrens ausgebildet werden kann. Außerdem wird die Vorrichtung
von 8 lediglich mit drei Transistoren ausgebildet,
im Gegensatz zu den vier Transistoren, die für die zuvor beschriebenen, gepinnten
Photodioden notwendig sind. Daraus ergibt sich, dass die vorliegende
Erfindung mehr Platz in dem für
die Herstellung vorgesehenen Bereich für das optische Abfühlen statt
für die
Verarbeitungsschaltungsanordnung zur Verfügung stellen kann. Außerdem verhindert
dies den Bildnachlauf, der manchmal in gepinnten Photodioden aufgrund
eines nicht vollständigen Ladungstransfers
von der Diode zum schwimmenden Knoten auftreten kann und zwar dann,
wenn das Übergangsprofil
für den
Ladungstransfer nicht perfekt optimiert wurde.
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Die
beschriebene Struktur der vorliegenden Erfindung stellt eine Photodiode
mit tiefem Übergang zur
Verfügung,
wie am n-Topf/p-Sub-Übergang
zu sehen ist (wie zwischen dem n-Topf 103 und dem p-Substrat 101 zu
erkennen ist), wodurch eine hohe Empfindlichkeit der Vorrichtung
bereitgestellt werden kann. Außerdem
wird der Dunkelstrom durch die Passivierung der Siliziumoberfläche durch
den p+-Bereich 131 verringert.
Wie oben erwähnt,
ist der p+-Bereich nicht mit dem p-Topf 105 oder
dem p-Sub 101 verbunden, wodurch der p+-Bereich
schwebend wird. Da der p+-Bereich 131 schwebend
ist, wird der Zelle keine zusätzliche
Kapazität
hinzugefügt.
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9 stellt
eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar. Wie in 9 abgebildet,
wurde ein zusätzlicher
Bereich vom n-Typ 141 zwischen dem p+-Bereich 131 und
dem n-Topf 103 eingebracht. Dieser zusätzliche n-Typ-Bereich 141 wird
zur Feinabstimmung des Übergangsprofils
für spezielle
Anwendungen hinzugefügt.
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10 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform.
Wie in 10 zu sehen, befindet sich der Feldoxidbereich 113 nun
oberhalb der p+/n-Topf/p-Sub-Photodiode. Da diese Photodiode unterhalb
der Feldoxidisolation 113 positioniert ist, wird die frei
gelassene Diodenbereich der Feldoxidkante verringert. Das Freibleiben
des Diodenbereichs der Feldoxidkante kann aufgrund der hohen elektrischen
Felder und der mechanischen Beanspruchung in diesem Bereich eine
Quelle des Dunkelstroms sein.
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Die
Bildung des aktiven Pixelsensors, dargestellt in den 2 und 3,
ist im Allgemeinen so abgebildet, dass der n-Topf 103 vor
dem p-Topf 105 ausgebildet wird, aber diese Abläufe können auch
in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. Außerdem können n-Topf
und/oder p-Topf auch nach der Bildung der Feldoxidbereiche 113 ausgebildet werden,
wohingegen die Bildung der Feldoxidbereich 113 in 4 im
Allgemeinen so dargestellt wird, dass diese nach der Ausbildung
des n-Topfs 103 und des p-Topfs 105 stattfindet.
Während
die Ausbildung der n+-Bereiche 123 und 125 von 6 im
Allgemeinen als vor der Bildung des p+-Bereichs 131 von 7 stattfindend
dargestellt wird, können
diese Vorgänge auch
in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem kann
der optionale n-Typ-Bereich 141 von 9 entweder
vor oder nach den n+-Bereichen 123 und 125 und
dem p+-Bereich 131 ausgebildet
sein. Außerdem
kann der wahlweise vorhandene n-Typ-Bereich 141 von 9 zwischen
den n+-Bereichen 123 und 125 und
dem p+-Bereich 131 oder zwischen
dem p+-Bereich 131 und dem n+-Bereichen 123 und 125 ausgebildet
werden. Hier ist auch verständlich,
dass die von der Vorrichtung verwendeten Materialien, welche im
Allgemeinen als verschiedene Materialienarten vom p- oder n-Typ
dargestellt sind, auch andere Materialtypen zur Erzielung gleicher
Ergebnisse verwendet werden können.
So können
beispielsweise anstelle der p+/n-Topf/p-Sub-Photodiode, die in Bezug
auf die p+-Schicht 131, n-Topf 103 und
p-Substrat 101 ausgebildet wurde, alternative Materialtypen
zur Erzeugung einer n+/p-Topf/n-Sub-Photodiode verwendet werden.
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Außerdem kann
die oben beschriebene Photodiode auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
So kann die Photodiode etwa anstatt eines aktiven Pixelsensors in
einem passiven Pixelsensor implementiert werden. Anstelle eines
aktiven Pixelsensors mit drei Transistoren können auch andere Arten von
aktiven Pixelsensoren zur Implementierung verwendet werden, wie
etwa jene mit zwei Transistoren, mit vier Transistoren oder mit
einer Implementierung im logarithmischen Maßstab. Wie zuvor erwähnt, sind
einige Beispiele allgemeiner Ansätze nach
bekanntem Stand der Technik für
diese anderen Arten in den US-Patenten Nr. 5.587.596, 5.926.214 und
5.933.190 beschrieben.