FR2971622A1 - Complementary metal oxide semiconductor image sensor cell for microelectronic device, has reading node that is in contact with doped region and connected to reading circuit, where node is arranged at distance away from edges of region - Google Patents

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Abstract

The sensor cell has a photosensitive area (110) for capture and conversion of photons, where the area includes a doped region (112) and another doped region (111) forming a junction with the former doped region. A reading node (130) is in contact with the former doped region and connected to a reading circuit, where the reading node is arranged at minimum distance away from edges of the former doped region, of about one-tenth of a critical dimension (Dc2) of the former doped region. An independent claim is also included for a microelectronic device.

Description

PIXEL DE CAPTEUR D'IMAGE DOTE D'UN NOEUD DE LECTURE AYANT UN AGENCEMENT AMELIORE IMAGE SENSOR PIXEL HAVING A READING NODE HAVING AN IMPROVED ARRANGEMENT

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention est relative au domaine des dispositifs microélectroniques imageurs ou capteurs d'image, en particulier ceux réalisés en technologie CMOS. 10 Elle concerne un pixel de capteur d'image ayant un agencement amélioré et s'applique notamment à la mise en oeuvre de capteurs comportant des pixels de taille importante, par exemple supérieure à 10 }gym. Elle apporte des améliorations en 15 particulier en termes de rapport signal sur bruit par rapport aux pixels imageurs classiques. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans un capteur d'image de type CMOS, les pixels sont généralement formés d'un élément détecteur 20 tel qu'une photodiode et d'un circuit de lecture, par exemple sous forme d'un convertisseur de charge/tension associé à des transistors. Un exemple de schéma électrique équivalent d'un pixel imageur CMOS à 3 transistors communément 25 appelé « pixel 3T » est illustré par exemple sur la figure 1A. La conversion charge-tension est obtenue aux bornes d'une capacité Cpix formée de la capacité de déplétion de la jonction PN d'une photodiode 10, de 30 capacités d'un transistor T1 de réinitialisation et 2 d'un transistor T2 lecture et des capacités d'interconnexion. La tension est lue à travers un transistor T2 dit « de lecture ». La photodiode est confondue avec le noeud de lecture et préchargée à l'aide du transistor de réinitialisation au début de chaque intégration. La photodiode peut être une photodiode de type communément appelée « pinned » telle que décrite dans le document « 32 32 SOI CMOS Image Sensor with Pinned Photodiode on Handle Wafer », Cho et al., OPTICAL REVIEW Vol. 14, No. 3 (2007) 125-130, février 2007. Il existe également des pixels à 4 transistors communément appelés « pixels 4T », dans lesquels la fonction d'intégration est dissociée de celle de conversion (figure 1B). Cette configuration permet de s'affranchir du bruit de réinitialisation sans devoir recourir à une mémoire extérieure au capteur. Par rapport à une configuration 3T, la configuration 4T permet également de maximiser le facteur de conversion charge-tension du pixel et de réduire l'influence du bruit temporel du transistor de lecture par amplification du signal présent sur la capacité du noeud de lecture. TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of imaging microelectronic devices or image sensors, in particular those made in CMOS technology. It relates to an image sensor pixel having an improved arrangement and is particularly applicable to the implementation of sensors comprising pixels of large size, for example greater than 10 μm. It brings improvements in particular in terms of signal-to-noise ratio compared to conventional imaging pixels. STATE OF THE PRIOR ART In a CMOS-type image sensor, the pixels are generally formed of a detector element 20 such as a photodiode and of a read circuit, for example in the form of a charge converter. voltage associated with transistors. An exemplary equivalent electrical diagram of a 3-transistor CMOS imager pixel commonly referred to as "3T pixel" is illustrated, for example, in FIG. 1A. The charge-voltage conversion is obtained at the terminals of a capacitance Cpix formed by the depletion capacitance of the PN junction of a photodiode 10, the capacitances of a reset transistor T1 and a transistor T2 reading and interconnection capacities. The voltage is read through a transistor T2 called "reading". The photodiode is merged with the read node and preloaded with the reset transistor at the beginning of each integration. The photodiode may be a photodiode of the type commonly known as "pinned" as described in "32 32 SOI CMOS Image Sensor with Pinned Photodiode on Handle Wafer", Cho et al., OPTICAL REVIEW Vol. 14, No. 3 (2007) 125-130, February 2007. There are also 4-transistor pixels commonly referred to as "4T pixels", in which the integration function is dissociated from that of conversion (Figure 1B). This configuration makes it possible to overcome the reset noise without having to resort to a memory external to the sensor. Compared with a 3T configuration, the 4T configuration also makes it possible to maximize the charge-voltage conversion factor of the pixel and to reduce the influence of the temporal noise of the reading transistor by amplifying the signal present on the capacity of the reading node.

Une électrode de grille de transfert d'un transistor T4 permet de commander le transfert des charges de la photodiode 10 vers le noeud de lecture. Un exemple de structure de pixel 3T de capteur d'image suivant l'art antérieur, est donné sur les figures 2A et 2B. 3 Le pixel est formé d'une zone photosensible 11 qui peut être une photodiode dans laquelle des électrons sont destinés à être générés. Ces électrons sont récupérés par un noeud 13 de lecture disposé en périphérie de la zone sensible 11 pixel, le noeud 13 étant un élément conducteur connecté à la diode et à un circuit de lecture, ce circuit étant situé à l'extérieur de la zone sensible 11 et à proximité de cette dernière. A transfer gate electrode of a transistor T4 controls the charge transfer from the photodiode 10 to the read node. An example of an image sensor pixel structure 3T according to the prior art is given in FIGS. 2A and 2B. The pixel is formed of a photosensitive zone 11 which may be a photodiode in which electrons are to be generated. These electrons are recovered by a reading node 13 disposed on the periphery of the pixel sensitive zone 11, the node 13 being a conductive element connected to the diode and to a reading circuit, this circuit being located outside the sensitive zone 11 and near the latter.

Afin de ne pas masquer la zone éclairée de la zone sensible et faciliter la connexion avec le circuit de lecture, le noeud de lecture est placé au bord de la zone sensible. On cherche la plupart du temps à réaliser des pixels de plus en plus petits afin de mettre en oeuvre des capteurs d'image ayant une densité d'intégration de pixels importante. Cependant, pour certaines applications, notamment dans le domaine de l'imagerie médicale, il peut s'avérer avantageux de réaliser des pixels de taille importante, en particulier ayant une zone sensible supérieure à 10 micromètres. La collecte et, dans le cas du pixel 4T, le transfert des charges de la photodiode vers le noeud de lecture peuvent s'avérer insuffisants, en particulier lorsque les pixels sont de grande taille. Un transfert de charges incomplet peut, lorsqu'il concerne plusieurs pixels, créer un phénomène de rémanence entre images générées par un ensemble de pixels, de non uniformité de réponse entre les pixels d'un capteur, et de bruit temporel. 4 Il se pose le problème de mettre en oeuvre une nouvelle structure de pixel de capteur d'image améliorée vis-à-vis des inconvénients évoqués ci-dessus. In order not to mask the illuminated area of the sensitive area and facilitate the connection with the read circuit, the reading node is placed at the edge of the sensitive area. Most of the time, it is sought to produce smaller and smaller pixels in order to implement image sensors having a high pixel integration density. However, for some applications, particularly in the field of medical imaging, it may be advantageous to make large pixels, in particular having a sensitive area greater than 10 microns. The collection and, in the case of the 4T pixel, the transfer of charges from the photodiode to the reading node may be insufficient, especially when the pixels are large. Incomplete charge transfer can, when it concerns several pixels, create a phenomenon of remanence between images generated by a set of pixels, non-uniformity of response between the pixels of a sensor, and temporal noise. There is the problem of implementing a new improved image sensor pixel structure with respect to the disadvantages mentioned above.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne une cellule de capteur d'image comportant une zone photosensible, de capture de(s) photon(s) et de conversion de(s) photon(s) en charges, comprenant au moins une première zone dopée et au moins une deuxième zone dopée réalisant une jonction avec ladite première zone dopée, au moins un noeud de lecture connecté à un circuit de lecture, le dispositif étant caractérisé en ce que ledit noeud de lecture est disposé à une distance minimale Amin des bords de ladite première zone dopée d'au moins 1/10 de la dimension critique Dc2 de ladite première zone dopée. Ainsi, on diminue le chemin moyen que des charges doivent parcourir pour aller vers le noeud de 20 lecture. On améliore ainsi la collecte et le transfert de charges dans un pixel, en particulier si ce pixel est de taille importante et comporte par exemple une première zone dopée de dimension critique 25 supérieure à 10 pm. Par dimension critique, on entend tout au long de la description, la plus petite dimension d'une zone ou d'une couche ou d'un empilement de couches hormis son épaisseur. PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention relates to an image sensor cell comprising a photosensitive zone, capture of (s) photon (s) and conversion of (s) photon (s) into charges, comprising at least a first doped zone and at least one second doped zone making a junction with said first doped zone, at least one reading node connected to a read circuit, the device being characterized in that said reading node is arranged at a minimum distance Amin of edges of said first doped zone of at least 1/10 of the critical dimension Dc2 of said first doped zone. Thus, the average path that loads must travel to the read node is decreased. This improves the collection and transfer of charges in a pixel, in particular if the pixel is large and comprises, for example, a first doped zone of critical dimension greater than 10 μm. By critical dimension is meant throughout the description, the smallest dimension of a zone or a layer or a stack of layers except its thickness.

Selon une possibilité de mise en oeuvre, le pixel peut comprendre plusieurs noeuds de lecture connectés au circuit de lecture. Cela permet également d'améliorer la 5 collecte et le transfert de charges dans un pixel, en particulier si ce pixel est de taille importante. Le pixel peut être mis en oeuvre de sorte qu'au moins un noeud de lecture est situé au centre de ladite première zone dopée. According to one implementation possibility, the pixel may comprise several reading nodes connected to the reading circuit. This also improves the collection and transfer of charges in a pixel, particularly if this pixel is large. The pixel may be implemented so that at least one reading node is located in the center of said first doped area.

Le pixel peut être également mis en oeuvre de sorte qu'au moins un noeud de lecture est situé plus prêt du centre de ladite première zone dopée ou d'un autre noeud de lecture que des bords de ladite première zone dopée. The pixel may also be implemented so that at least one reading node is located closer to the center of said first doped zone or to another reading node than the edges of said first doped zone.

On réduit ainsi le chemin moyen que des charges sont susceptibles de parcourir vers le noeud de lecture. Le ou les noeuds de lecture peuvent comporter une zone dopée donnée en contact avec ladite première zone dopée. Selon une possibilité de mise en oeuvre, ladite zone dopée donnée peut être située à une distance d de la deuxième zone dopée, avec d comprise entre 0.2 }gym et 1 }gym. This reduces the average path that loads are likely to travel to the reading node. The reading node (s) may comprise a given doped zone in contact with said first doped zone. According to one possible implementation, said given doped zone may be located at a distance d from the second doped zone, with d lying between 0.2 μm and 1 μm.

La zone dopée donnée peut être ainsi prévue suffisamment éloignée de la deuxième zone dopée pour éviter un claquage et suffisamment proche de la deuxième zone dopée pour permettre un transfert de charges. The given doped zone may thus be provided sufficiently far from the second doped zone to avoid breakdown and sufficiently close to the second doped zone to allow charge transfer.

La cellule peut comprendre en outre une pluralité de lentilles disposées en regard de ladite 6 première zone dopée autour d'un axe passant par un noeud de lecture et orthogonal à ladite première zone dopée. La cellule peut comprendre en outre une électrode de grille disposée autour d'au moins un noeud de lecture, et connectée audit circuit de lecture. L'invention concerne également un dispositif microélectronique comprenant une matrice de cellules telles que définies plus haut. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A et 1B, illustrent respectivement un exemple de dispositif capteur d'image 3T suivant l'art antérieur, et un exemple de dispositif capteur d'image 4T suivant l'art antérieur, - les figures 2A et 2B, illustrent un exemple de structure de pixel d'un dispositif imageur suivant l'art antérieur, - les figures 3 et 4 illustrent un exemple de dispositif imageur suivant l'invention dans lequel un noeud de lecture connecté à un circuit de lecture est disposé au centre ou dans une région centrale du pixel, - les figures 5A-5C illustrent un exemple de diode de type communément appelé « pinned », mise en oeuvre au sein d'un pixel de capteur d'image suivant l'invention, - la figure 6 illustre un exemple de structure de pixel de capteur d'image suivant 7 l'invention dans lequel un noeud de lecture connecté à un circuit de lecture est disposé au centre du pixel entre des micro-lentilles, - la figure 7 illustre un exemple de mode de fonctionnement de ce pixel, et en particulier un profil de potentiel lors d'une intégration de charges photogénérées dans ce pixel, - les figures 8A-8B et 9, illustrent un autre exemple de pixel de capteur d'image suivant l'invention, dans lequel un noeud de lecture est disposé au centre du pixel et entouré d'une électrode de grille de commande de transfert de charges vers un circuit de lecture, - les figures 10A-10B illustrent un exemple de mode de fonctionnement de cet autre pixel, - les figures 11A-11B illustrent un autre exemple de pixel de capteur d'image suivant l'invention, dans lequel un noeud de lecture est disposé au centre du pixel et entouré d'une électrode de grille de commande de transfert de charges vers un circuit de lecture, - la figure 12 illustre un autre exemple de pixel de capteur d'image suivant l'invention, dotés de plusieurs noeuds de lecture, chaque noeud de lecture étant plus prêt d'un autre noeud de lecture ou du centre du pixel que des bords de ce dernier, - les figures 13A-13B illustrent un autre exemple de pixel suivant l'invention. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes 8 références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un exemple de cellule élémentaire également appelée « pixel » d'un dispositif capteur d'image suivant l'invention, va à présent être décrit en liaison avec les figures 3, 4, 5A-5C, 6 et 7. Ce pixel est formé d'une zone photo-sensible 110 réalisée dans une couche de support 100. La couche de support 100 peut avoir été formée par exemple par épitaxie et peut être dopée, par exemple selon un dopage de type P. La zone photosensible 110 comprend au moins deux zones dopées superposées réalisant une jonction de diode, par exemple une jonction de type PN. Dans cet exemple, la zone photosensible comprend une première zone 112 dopée selon un dopage d'un premier type, par exemple de type N, surmontée d'une deuxième zone 111 dopée selon un dopage d'un deuxième type, par exemple de type P+. La diode ainsi formée peut être une diode de type communément appelé « pinned », dont le profil de dopage, et le profil de tension de seuil peuvent être tels que ceux illustrés par exemple respectivement sur les figures 5C et 5B. Sur la figure 5C, la courbe référencée C2 est représentative d'un profil de concentration de la couche de support 100 dopée P, et en particulier de la 9 concentration en espèces dopantes dans cette couche en fonction de son épaisseur, tandis que la courbe référencée Cl donne un exemple de profil d'implantation de la première zone dopée 112, la courbe référencée Co étant, quant à elle, représentative d'un exemple de profil d'implantation de la deuxième zone dopée 111 disposée au dessus de la première zone. Sur la figure 5B, des courbes C3 et C4 illustrent une variation de potentiel de la photodiode en fonction de la profondeur dans la zone photosensible, suivant que des charges ont été créées (courbe C3) ou non (courbe C4 ) dans cette zone. La deuxième zone 111 dopée P+ en surface de la photodiode peut avoir une épaisseur ou profondeur e1 mesurée dans une direction parallèle au vecteur k d'un repère orthogonal [O;1;j;k]) par exemple comprise entre 100 nanomètres et 200 nanomètres, tandis que la première zone 112 dopée N et située sous la zone dopée P+ peut avoir une épaisseur ou profondeur e2 comprise par exemple entre 700 nanomètres et 1000 nanomètres (figure 5A). Le pixel peut être délimité par des tranchées d'isolation 180 et peut avoir une largeur ou dimension critique Dc qui peut être de l'ordre plusieurs micromètres ou par exemple supérieure à 10 micromètres. Par dimension critique d'une zone on entend tout au long de la présente description la plus petite dimension de cette zone (mesurée dans un plan parallèle au plan [0; i ; j ] d'un repère orthogonal [0; i ; j ; k ] défini sur les figures 3, 4 et 6) hormis son épaisseur 10 (l'épaisseur étant quant à elle mesurée dans une direction parallèle au vecteur k). La première zone dopée 112 peut, quant à elle, avoir une dimension critique Dc2 qui peut être par exemple d'au moins 10 }gym comprise entre 10 }gym et 20 }gym. tandis que la deuxième zone dopée 111 a une dimension critique Dc1 supérieure à celle Dc2 de la première zone 111, par exemple comprise entre 12 }gym et 25 }gym. The cell may further comprise a plurality of lenses disposed opposite said first doped zone about an axis passing through a reading node and orthogonal to said first doped zone. The cell may further comprise a gate electrode disposed around at least one read node, and connected to said read circuit. The invention also relates to a microelectronic device comprising a matrix of cells as defined above. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given, purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which: FIGS. 1A and 1B respectively illustrate a example of a prior art 3T image sensor device, and an example of a prior art image sensor device 4T, FIGS. 2A and 2B, illustrate an exemplary pixel structure of a next imaging device FIGS. 3 and 4 illustrate an example of an imaging device according to the invention in which a reading node connected to a reading circuit is arranged in the center or in a central region of the pixel, FIGS. 5C illustrate an example of a diode of the type commonly called "pinned", implemented within an image sensor pixel according to the invention; - FIG. 6 illustrates an example of a pixe structure 1 of the image sensor according to the invention in which a reading node connected to a read circuit is arranged at the center of the pixel between micro-lenses, - FIG. 7 illustrates an example of the mode of operation of this pixel, and in particular a potential profile during an integration of photogenerated charges in this pixel, - Figures 8A-8B and 9, illustrate another example of an image sensor pixel according to the invention, in which a reading node is disposed at the center of the pixel and surrounded by a charge transfer control gate electrode to a read circuit; - FIGS. 10A-10B illustrate an exemplary mode of operation of this other pixel, - FIGS. 11A-11B illustrate another example of an image sensor pixel according to the invention, in which a reading node is arranged at the center of the pixel and surrounded by a charge transfer control gate electrode to a read circuit, figure 12 illustrates another example of an image sensor pixel according to the invention, provided with a plurality of reading nodes, each reading node being closer to another reading node or to the center of the pixel than to the edges of the latter; FIGS. 13A-13B illustrate another example of a pixel according to the invention. Identical, similar or equivalent parts of the different figures bear the same numerical references in order to facilitate the passage from one figure to another. The different parts shown in the figures are not necessarily in a uniform scale, to make the figures more readable. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS An example of an elementary cell also called a "pixel" of an image sensor device according to the invention will now be described in connection with FIGS. 3, 4, 5A-5C, 6 and 7. This pixel is formed of a photo-sensitive zone 110 made in a support layer 100. The support layer 100 may have been formed for example by epitaxy and may be doped, for example by P-type doping. photosensitive zone 110 comprises at least two superimposed doped zones forming a diode junction, for example a PN type junction. In this example, the photosensitive zone comprises a first doped zone 112 of a first type, for example N type, surmounted by a second doped zone 111 doping a second type, for example P + type . The diode thus formed may be a type of diode commonly called "pinned", whose doping profile, and the threshold voltage profile may be such as those illustrated for example respectively in Figures 5C and 5B. In FIG. 5C, the curve referenced C2 is representative of a concentration profile of the P-doped support layer 100, and in particular of the concentration of doping species in this layer as a function of its thickness, while the referenced curve C1 gives an example of the implantation profile of the first doped zone 112, the curve referenced Co being, for its part, representative of an exemplary implantation profile of the second doped zone 111 disposed above the first zone. In FIG. 5B, curves C3 and C4 illustrate a potential variation of the photodiode as a function of the depth in the photosensitive zone, depending on whether charges have been created (curve C3) or not (curve C4) in this zone. The second P + doped area 111 at the surface of the photodiode may have a thickness or depth e1 measured in a direction parallel to the vector k of an orthogonal reference [O; 1; j; k]) for example between 100 nanometers and 200 nanometers , while the first N-doped zone 112 situated under the P + doped zone may have a thickness or depth e2 for example between 700 nanometers and 1000 nanometers (FIG. 5A). The pixel may be delimited by isolation trenches 180 and may have a width or critical dimension Dc which may be of the order of several micrometers or for example greater than 10 micrometers. By critical dimension of an area is meant throughout the present description the smallest dimension of this area (measured in a plane parallel to the plane [0; i; j] of an orthogonal reference [0; i; j; k] defined in Figures 3, 4 and 6) except its thickness 10 (the thickness being measured in a direction parallel to the vector k). The first doped zone 112 may, for its part, have a critical dimension Dc2 which may for example be at least 10 μm between 10 μm and 20 μm. while the second doped zone 111 has a critical dimension Dc1 greater than that Dc2 of the first zone 111, for example between 12} and 25} gym.

Un noeud de lecture 130, connecté à un circuit 150 de lecture et à la première zone 112 dopée N est disposé au centre ou dans une région centrale du pixel, et en particulier au centre ou dans une région centrale de la première zone 112 dopée N. En disposant le noeud 130 plus prêt du centre 114 de la zone dopée N que des bords 113 de cette dernière, on facilite ainsi la collecte des charges, en réduisant le chemin effectué par des charges collectées vers le noeud 130 de lecture. Ce noeud 130 de lecture peut être formé d'une zone 132 de contact davantage dopée que la première zone 112 et en contact avec cette dernière. La zone 132 de contact peut avoir été formée par exemple par dopage N+ dans la première zone 112 dopée N. Le 25 noeud 130 comporte également un plot conducteur 131, formé sur la zone 132 de contact. Ce plot conducteur 131 peut être métallique et connecté au circuit de lecture par l'intermédiaire d'au moins une piste métallique 140 traversant une partie du pixel et se 30 terminant en périphérie de ce dernier (figures 3 et 4). 20 11 La deuxième zone dopée 111 et la zone de contact 132 sont espacées d'une distance d, choisie suffisamment importante pour empêcher un claquage entres la zone P+ et N+ et suffisamment faible pour permettre un transfert de charges de la photodiode vers le noeud de lecture 130. La distance d peut être comprise par exemple entre 0.2 pm et 1 pm (figure 6). Le circuit de lecture 150 associé au pixel peut lui être dédié et situé en périphérie de ce dernier. Ce circuit de lecture 150 peut comprendre, par exemple, au moins un convertisseur charge/tension pour convertir une quantité de charges issues du noeud de lecture en une tension électrique. Le circuit de lecture 150 peut être par exemple un circuit 3T formé de 3 transistors, dont un transistor T20 de lecture ayant sa grille connectée au noeud de lecture 130 par l'intermédiaire de la piste conductrice 140, un transistor T30 de commande de ligne, et un transistor T10 de réinitialisation (figure 3). A read node 130 connected to a read circuit 150 and to the first N-doped zone 112 is disposed at the center or in a central region of the pixel, and in particular at the center or in a central region of the first N-doped zone 112. By arranging the node 130 closer to the center 114 of the N-doped zone than the edges 113 of the latter, the collection of the charges is thus facilitated, by reducing the path taken by collected charges towards the reading node 130. This reading node 130 may be formed of a more doped contact zone 132 than the first zone 112 and in contact therewith. The contact zone 132 may have been formed, for example, by N + doping in the first N-doped zone 112. The node 130 also comprises a conductive pad 131 formed on the contact zone 132. This conductive pad 131 may be metallic and connected to the reading circuit via at least one metal track 140 passing through a portion of the pixel and terminating at the periphery of the latter (FIGS. 3 and 4). The second doped zone 111 and the contact zone 132 are spaced a distance d, chosen sufficiently large to prevent a breakdown between the P + and N + zone and sufficiently low to allow a charge transfer from the photodiode to the node of reading 130. The distance d can be for example between 0.2 pm and 1 pm (Figure 6). The read circuit 150 associated with the pixel can be dedicated to it and located on the periphery of the latter. This read circuit 150 may comprise, for example, at least one charge / voltage converter for converting a quantity of charges originating from the reading node into an electrical voltage. The read circuit 150 may be for example a 3T circuit formed of 3 transistors, including a read transistor T20 having its gate connected to the read node 130 via the conductive track 140, a line control transistor T30, and a reset transistor T10 (FIG. 3).

La figure 7 illustre un profil de potentiels lors d'une intégration de charges photogénérées au sein du dispositif de la figure 6. Sur ce profil, des plateaux à OV illustrent l'isolation du pixel, tandis que des plateaux « Vpinned diode » correspondent à la tension maximale de la photodiode, fixée par les dopages respectifs des zones 111, 112 et 100. La tension Ref correspond quant à elle au potentiel de précharge du pixel, Ref-Signal correspondant au potentiel du noeud de lecture avec 12 stockage des charges pendant l'intégration d'un flux lumineux. Le pixel peut être également doté de micro-lentilles 190 convergentes disposées en regard de la zone photosensible 110. Les microlentilles 190 peuvent être disposées autour d'un axe passant par le noeud 130 de lecture et qui est orthogonal au plan principal de la zone dopée 132 (le plan principal de la zone dopée étant un plan passant par cette dernière et parallèle au plan [0; i ; j ] défini sur la figure 4). Selon une possibilité de mise en oeuvre, des micro-lentilles 290 (représentés en traits discontinus sur la figure 4) peuvent être prévues avec une forme, par exemple carrée, permettant de couvrir l'ensemble de la photodiode et pouvant couvrir également le noeud de lecture. Sur les figures 8A-8B et 9, une variante de réalisation du pixel est illustrée. Pour cette variante, le pixel est associé à un circuit de lecture 250, à 4 transistors et qui peut être du type de celui représenté sur la figure 1B. Dans cet exemple de réalisation, le circuit de lecture 250 comporte un transistor supplémentaire doté d'une électrode de grille 251 entourant le noeud de lecture 130. Cette électrode de grille 251 permet de commander le transfert des charges de la photodiode vers le circuit de lecture 150, en fonction d'un signal de commande. Le signal de commande est appliqué sur cette grille 251 de transfert par l'intermédiaire d'une 13 ligne de commande 240 connectée à la grille 251 de transfert par l'intermédiaire d'éléments de connexion verticaux 245, 246. Le noeud de lecture 130 est également centré et davantage éloigné des bords de la première zone dopée 112 que de son centre, afin de réduire le chemin à parcourir pour les porteurs de charge collectés. Sur les figures 10A et 10B, une phase d'intégration de charges, puis de lecture des charges transférées par l'intermédiaire de la grille de transfert 251 sont illustrées. Selon un autre exemple de réalisation, un pixel de capteur d'image suivant l'invention peut être doté de plusieurs noeuds de lecture. FIG. 7 illustrates a potential profile during an integration of photogenerated charges within the device of FIG. 6. On this profile, OV trays illustrate the isolation of the pixel, while "Vpinned diode" trays correspond to the maximum voltage of the photodiode, fixed by the respective doping of the zones 111, 112 and 100. The voltage Ref corresponds to the potential of precharging of the pixel, Ref-Signal corresponding to the potential of the reading node with 12 storage charges during the integration of a luminous flux. The pixel may also be provided with convergent microlenses 190 arranged opposite the photosensitive zone 110. The microlenses 190 may be arranged around an axis passing through the reading node 130 and which is orthogonal to the main plane of the doped zone. 132 (the main plane of the doped zone being a plane passing through the latter and parallel to the plane [0; i; j] defined in FIG. 4). According to one possible embodiment, microlenses 290 (shown in broken lines in FIG. 4) may be provided with a shape, for example square, to cover the entire photodiode and may also cover the node of reading. In Figures 8A-8B and 9, an alternative embodiment of the pixel is illustrated. For this variant, the pixel is associated with a reading circuit 250, with 4 transistors and which may be of the type shown in FIG. 1B. In this exemplary embodiment, the reading circuit 250 comprises an additional transistor provided with a gate electrode 251 surrounding the reading node 130. This gate electrode 251 makes it possible to control the transfer of the charges from the photodiode to the reading circuit. 150, depending on a control signal. The control signal is applied to this transfer gate 251 via a control line 240 connected to the transfer gate 251 via vertical connection elements 245, 246. The reading node 130 is also centered and further away from the edges of the first doped zone 112 than from its center, in order to reduce the path to be traveled for the collected charge carriers. In FIGS. 10A and 10B, a charge integration phase and then a reading of the charges transferred via the transfer gate 251 are illustrated. According to another exemplary embodiment, an image sensor pixel according to the invention may be provided with several reading nodes.

Les figures 11A et 11B illustrent un pixel doté de plusieurs noeuds de lecture, en particulier de 4 noeuds 2302r 2302, 2303, 2304 connectés à un même circuit de lecture 150, par l'intermédiaire de pistes conductrices 341, 342, 343, 344. FIGS. 11A and 11B illustrate a pixel provided with several reading nodes, in particular 4 nodes 2302r 2302, 2303, 2304 connected to the same reading circuit 150, via conductive tracks 341, 342, 343, 344.

Afin de limiter le trajet de porteurs de charges vers chacun des noeuds de lecture 2302r 2302, 2303r 2304 sont situés à une distance donnée Amin d'au moins 10% de la dimension critique de ladite première zone dopée, par exemple d'au moins 1 }gym des bords 113 de la première zone 112 dopée de la zone photosensible lorsque cette dernière à une dimension critique Dc2 de l'ordre de 10 }gym. Sur la figure 11B, chaque noeud de lecture 2302r 2302, 2303, 2304 est entouré d'une pluralité de 30 microlentilles. 14 Selon une variante de réalisation de cette structure de pixel à plusieurs noeuds de lecture, chaque noeud de lecture peut être situé plus prêt du centre de ladite première zone dopée 111 ou d'un autre noeud de lecture que des bords de ladite première zone dopée. Ainsi, une distance A' inférieure à la distance donnée Amin peut être prévue entre chaque noeud de manière à permettre une meilleure collecte de charges (figure 12). In order to limit the path of charge carriers to each of the reading nodes 2302r 2302, 2303r 2304 are located at a given distance Amin of at least 10% of the critical dimension of said first doped zone, for example at least 1 the edge 113 of the first zone 112 doped with the photosensitive zone when the latter has a critical dimension Dc2 of the order of 10 μm. In Fig. 11B, each read node 2302r 2302, 2303, 2304 is surrounded by a plurality of microlenses. According to an alternative embodiment of this pixel structure with several reading nodes, each reading node may be located closer to the center of said first doped zone 111 or to another reading node than the edges of said first doped zone. . Thus, a distance A 'less than the given distance Amin can be provided between each node so as to allow better collection of charges (FIG. 12).

Un autre exemple de pixel est illustré sur les figures 13A-13B. Dans cet exemple, la jonction est formée de la première zone dopée surmontée d'une deuxième zone dopée sous forme de plusieurs régions distinctes 211a, 211b, 211c, 211d.15 Another example of a pixel is illustrated in FIGS. 13A-13B. In this example, the junction is formed of the first doped zone surmounted by a second doped zone in the form of several distinct regions 211a, 211b, 211c, 211d.

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Cellule de capteur d'image comportant : - une zone photosensible (110), de capture de(s) photon(s) et de conversion de(s) photon(s) en charges, comprenant au moins une première zone dopée (112) et au moins une deuxième zone dopée (111) réalisant une jonction avec ladite première zone dopée, - au moins un noeud de lecture (130, 2301r 2302r 2303, 2304) connecté à un circuit de lecture (150, 250), le dispositif étant caractérisé en ce que ledit noeud de lecture est disposé à une distance minimale (Amin) de des bords de ladite première zone dopée d'au moins 1/10 de la dimension critique (Dc2) de la de ladite première zone dopée. REVENDICATIONS1. An image sensor cell comprising: - a photosensitive zone (110) for capturing photon (s) and for converting photon (s) into charges, comprising at least a first doped zone (112) and at least one second doped region (111) forming a junction with said first doped zone, - at least one reading node (130, 2301r 2302r 2303, 2304) connected to a read circuit (150, 250), the device being characterized in that said reading node is arranged at a minimum distance (Amin) from edges of said first doped area of at least 1/10 of the critical dimension (Dc2) of said first doped area. 2. Cellule de capteur d'image selon la revendication 1, comprenant un ou plusieurs noeuds de lecture (2301r 2302, 2303, 2304) connectés au circuit de lecture (150). An image sensor cell according to claim 1, comprising one or more read nodes (2301r 2302, 2303, 2304) connected to the read circuit (150). 3. Cellule de capteur d'image selon la revendication 1 ou 2, comprenant un ou plusieurs noeuds de lecture (2301r 2302, 2303, 2304), au moins un noeud de lecture étant situé plus prêt du centre de ladite première zone (132) dopée ou d'un autre noeud de lecture que des bords (133) de ladite première zone dopée (112). An image sensor cell according to claim 1 or 2, comprising one or more read nodes (2301r 2302, 2303, 2304), at least one read node being located closer to the center of said first area (132). doped or other reading node as edges (133) of said first doped area (112). 4. Cellule capteur d'image selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un ou plusieurs noeuds 16 de lecture, au moins un noeud (130) de lecture étant disposé au centre ou dans une région centrale de ladite première zone dopée (112). 4. An image sensor cell according to one of claims 1 to 3, comprising one or more reading nodes 16, at least one reading node (130) being disposed at the center or in a central region of said first doped zone ( 112). 5. Cellule capteur d'image selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel, le ou les noeuds de lecture comportent une zone dopée (132) donnée en contact avec ladite première zone dopée (112), ladite zone dopée donnée (132) étant située à une distance d de la deuxième zone dopée, avec d comprise entre 0.2 }gym et 1 }gym. An image sensor cell according to one of claims 1 to 4, wherein the at least one reading node comprises a given doped area (132) in contact with said first doped area (112), said given doped area ( 132) being located at a distance d from the second doped zone, with d lying between 0.2 μm and 1 μm. 6. Cellule de capteur d'image selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une pluralité de lentilles (191) disposées en regard de ladite première zone dopée (111) autour d'un axe passant par un noeud de lecture (130, 2301r 2302, 2303, 2304) et orthogonal à ladite première zone dopée. An image sensor cell according to one of claims 1 to 5, further comprising a plurality of lenses (191) disposed opposite said first doped region (111) about an axis passing through a reading node. (130, 2301r 2302, 2303, 2304) and orthogonal to said first doped zone. 7. Cellule de capteur d'image selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre une électrode de grille (251) disposée autour d'au moins un noeud de lecture (130), et connectée audit circuit de lecture. An image sensor cell according to one of claims 1 to 6, further comprising a gate electrode (251) disposed around at least one read node (130), and connected to said read circuit. 8. Cellule de capteur d'image selon l'une des revendications 1 à 7, la première zone dopée ayant une dimension supérieure à 10 }gym.17 8. image sensor cell according to one of claims 1 to 7, the first doped zone having a dimension greater than 10}. 9. Dispositif microélectronique comprenant une matrice de cellules selon l'une des revendications 1 à 8. 9. Microelectronic device comprising a matrix of cells according to one of claims 1 to 8.
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