NL1014309C2

NL1014309C2 - CMOS beeldsensor en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

Info

Publication number: NL1014309C2
Application number: NL1014309A
Authority: NL
Inventors: Woodward Yang; Ju Il Lee; Nan Yi Lee
Original assignee: Hyundai Electronics Ind
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2004-01-27
Also published as: CN1171315C; NL1011381A1; DE19908457A1; NL1011381C2; TW457644B; CN100377362C; JP4390896B2; CN1231516A; CN1534790A; US6184055B1; FR2779870A1; GB9904689D0; KR19990072885A; GB2334817B; NL1014309A1; JPH11317512A; GB2334817A; DE19908457B4; FR2775541B1; US6180969B1

Description

Korte aanduiding: CMOS beeldsensor en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

1. Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 vastestof-beeldaftastinrichting welke in staat is een beeld van hoge kwaliteit te leveren, en meer in het bijzonder op een beeldsensor welke is gebaseerd op CMOS-technologie, en een werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

10 2. Beschrijving van de bijbehorende techniek

Met de ontwikkeling van telecommunicatie- en computersystemen kunnen CMOS beeldsensoren worden gebruikt in elektronische afbeeldingssystemen. De vraag naar CMOS beeldsensoren zal sterk toenemen in verhouding met de 15 ontwikkeling van digitale fotocamera's, PC-camera's, digitale camerarecorders en PCS (Persoonlijke Communicatie Systemen), alsmede standaard analoge en geavanceerde digitale TV- en videosystemen. Verder kan de CMOS beeldsensor worden gebruikt in videospelmachines, 20 beveiligingscamera's en microcamera's voor medische behandeling.

Fig. 1 is een blokschema dat een conventionele CCD (Eng.: Charge Coupled Device-ladingsgekoppelde inrichting) beeldsensor illustreert. Zoals in fig. 1 is getoond, omvat 25 de CCD beeldsensor 100 een fotoelektrische omzettings- en ladingsaccumulator 10 voor het absorberen van licht dat afkomstig is van een voorwerp en het verzamelen van de door licht opgewekte ladingen in signaalladingspakketten. Tevens omvat de CCD beeldsensor 100 een ladingsoverdrachtsgebied 30 20 om ladingspakketten van de fotoelektrische omzettings-en ladingsaccumulator 10 een een lading-naar-spanningssignaalomzetter 30 te brengen voor het opwekken van een spanningsuitgangssignaal van de signaalladingspakketten zoals deze worden overgedragen door 1014309- 2 het ladingsoverdrachtgebied 20.

Een fotodiode wordt algemeen gebruikt als een fotoelektrische omzettings- en ladingsaccumulator. De fotodiode met een PN-junctie vormt een potentiaalput voor 5 het accumuleren van de ladingen die zijn opgewekt door licht dat afkomstig is van het voorwerp. De ladingen die zijn opgewekt in de fotoelektrische omzettings- en ladingsaccumulator 10, worden gevangen in de potentiaalput van de fotodiode, en de gevangen ladingen worden 10 overgebracht naar een gewenste positie volgens de beweging van de potentiaalput. Een dergelijke ladingsbeweging wordt bestuurd door het ladingsoverdrachtsgebied 20.

De lading-naar-spanningssignaalomzetter 30 wekt een spanning op welke is gerelateerd aan de overgedragen 15 signaalladingspakketten. Aangezien elektrische ladingen een elektrisch veld opwekken dat correspondeert met een elektrostatische potentiaal. De lading in elektrische ladingsconcentratie als resultaat van het inbrengen van een signaalladingspakket, kan worden gemeten door middel van de 20 lading in de elektrostatische potentiaal (d.w.z. de diepte van de potentiaalput). Deze potentiaalputdieptevariatie draagt bij aan een spanningsdetectie in de CCD beeldsensor.

Anderzijds dienen na het detecteren van het signaal, de ladingen in de huidige potentiaalput verwijderd te 25 worden voor volgende signaaldetecties. Deze verwijdering van de ladingen wordt bereikt door het afvoeren van het signaalladingspakket in een afvoer. Door het verlagen van de potentiaalbarrière tussen de potentiaalput en de afvoer kan de potentiaalput worden "teruggesteld".

30 Zoals hierboven is gesteld, detecteert de conventionele CDD beeldsensor de beeldsignalen via ladingskoppeling. De fotodiode, welke werkt als een fotogevoelige plaat overeenkomstig een pixel extraheert niet onmiddellijk een fotoelektrische stroom, maar 35 extraheert deze na het accumuleren van de ladingen gedurende een vooraf bepaalde tijd in een signaalpakket. Dienovereenkomstig heeft de CCD beeldsensor een goede 1 0 1 4 3 0 9 - 3 gevoeligheid met een lage ruis. Aangezien de CDD beeldsensor echter voortdurend fotoelektrische ladingspakketten moet overdragen, zijn de vereiste stuursignalen zeer gecompliceerd, vereisen deze een grote 5 spanningsverandering van ongeveer 8 V tot 10 V, hebben deze een hoog energieverbruik, en vereisen deze zowel een positieve als een negatieve voedingsbron. Vergeleken met submicron CMOS-technologie welke ongeveer 20 fotomaskers vereist, is CCD-technologie gecompliceerder en tevens 10 duurder als gevolg van aanvullende fotomaskerprocessen (ongeveer 30 tot 40 fotomaskers). Daarnaast is het zeer moeilijk om de afmetingen van de beeldsensor te miniaturiseren en deze te implementeren in een grote verscheidenheid aan toepassingen, aangezien de CCD 15 beeldsensorchip niet geïntegreerd kan worden met signaalverwerkende schakelingen welke typisch worden uitgevoerd als CMOS schakelingen.

Dienovereenkomstig is een bredere en diepere studie van de APS (Actieve Pixel Sensor), welke wordt bestuurd 20 door de schakelwerking van een transistor, gemaakt met de combinatie van CMOS- en CCD-technologieën.

Fig. 2 is een schakelschema dat een eenheidspixel van een conventionele APS illustreert zoals voorgesteld door U.S. octrooi 5 471 515 van Fossum et. al. De APS gebruikt 25 een fotopoort 21 van de MOS-condensatorstructuur voor het verzamelen van fotoelektrische ladingen. Teneinde de onder de fotopoort 21 opgewekte ladingen over te brengen naar een drijvend diffusiegebied 22, omvat de APS een overdrachtstransistor 23. De APS omvat tevens een 30 terugsteltransistor 24, een afvoerdiffusiegebied 25, een stuurtransistor 26 welke werkt als een bronvolger, een keuzetransistor 27 voor het kiezen van een pixelmatrixrij, en een laadtransistor 28.

In de APS zoals deze is getoond in fig. 2, is de MOS-35 condensator, welke werkt als een fotogevoelige plaat, echter gemaakt van een dikke polysiliciumlaag, zodat een groot deel van blauw licht (met een kortere golflengte dan 1014309- 4 rood licht) bij voorkeur wordt geabsorbeerd door het polysilicium. Het resultaat is dat het moeilijk is kleurbeelden met een hoge kwaliteit te verkrijgen bij een lage belichting.

5 Fig. 3 is een dwarsdoorsnedeaanzicht van de APS welke is voorgesteld in U.S. octrooi 5 625 210 van Lee et al.

U.S. 5 625 210 openbaarde de APS met een algemeen bekende gepinde fotodiode. De APS in fig. 3 omvat een gepinde fotodiode (PPD) voor het verzamelen van de fotoelektrische 10 ladingen en een overdrachtstransistor Tx met een N‘-gebied 36 voor het overdragen van de elektrische ladingen van de PPD naar een drijvend N+-gebied 37 van een uitgangsknooppunt. Er is een terugsteltransistor met het N+-gebied 37 verschaft voor één actief gebied en tevens met 15 een N+-gebied 38 voor een ander actief gebied dat is gekoppeld met een voedingsbron VDD. De verontreinigingen zijn ingebracht in een licht gedoteerde P-epi (epitaxiaal) laag 32 welke is gevormd op een zwaarder gedoteerd P-type substraat 31. De PPD is gevormd door een begraven N+-gebied 20 en een P+-pingebied 34. Aanvullend duiden in fig. 3 elk van de verwijzingscijfers 35a, 35b en 35c een transistorpoort aan.

Meer in het bijzonder, zoals is getoond in fig. 4 en in U.S. octrooi 5 625 210 van Lee et al., is de PPD gevormd 25 door sequentiële ionenimplantatie van N+- en P+- verontreinigingen, onder gebruikmaking van een enkele maskerlaag 41 (bijvoorbeeld fotoresistpatroon). In het bijzonder is de PPD gevormd door slechts één masker voor zowel N+ als P+ ionenimplantatieprocessen.

30 Indien de N+- en de P+-ionenimplantatie echter sequentieel worden uitgevoerd onder gebruikmaking van slechts één masker, zal het P+-pingebied 34 dat is gevormd boven het N+-gebied 33 niet betrouwbaar elektrisch zijn verbonden met de P-epi-laag 32. In het bijzonder zal, 35 aangezien een hogere energie wordt gebruikt voor het implanteren van het N+-gebied 33 in vergelijking met het P+-pingebied 34, een dergelijk ionenimplantatieproces 1 0 1 4 3 0 9 - 5 resulteren in het feit dat het P+-pingebied 34 elektrisch is geïsoleerd van de P-epi 32. Het resultaat is, dat het P+-pingebied 34 en de P-epi-laag 32 zich op een verschillende potentiaal zullen bevinden, in het bijzonder bij gebruik 5 van een lage voedingsspanning van 3,3 V. Dit verschil in potentiaal belemmert de volledige verarming van de het N+-gebied 33, en daardoor kan een stabiele pinspanning niet worden verkregen. Voorts kan doteermiddelscheiding van booratomen in veldoxydelaag 39 ook bijdragen aan het 10 isoleren van het P+-pingebied 34 van de P-epi-laag 32.

Een ander U.S. octrooi 5 567 632 van Nakashiba en üchiya openbaarde de begraven (of gepinde) fotodiodevervaardigingswerkwijze, welke gebruik maakt van ionenimplantatie onder een hoek en een enkele maskerlaag.

15 In dit geval is het moeilijk om de ionenimplantatiehoek in een massaproductieomgeving te besturen en te bewaken. Dit wil zeggen, dat het zeer moeilijk is de precieze uitlijning van het N+-gebied 34 en het P+-gebied 33 te meten, en de begraven fotodiode uniform en betrouwbaar te maken.

20 Bovendien beperkt het gebruik van een georiënteerde, onder een hoek staande ionenimplantatie van N+ of P+ de plaatsing van de overdrachtspoort in een specifieke oriëntatie ten opzichte van de chip en plak als gevolg van de ionenimplantatie onder een hoek.

25

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding, een beeldsensor te verschaffen welke bij een 30 lage spanning kan werken.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze van een beeldsensor, gebruik makend van een submicron CMOS-technologie.

Verder is een ander doel van de onderhavige 35 uitvinding, een beeldsensor te verschaffen met een verbeterde ladingsoverdrachtefficiëntie en een werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

1014309- 6

In overeenstemming met een ander aspect van de onderhavige uitvinding wordt een CMOS beeldaftastinrichting verschaft, omvattende: een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; een putgebied van het eerste geleidende 5 type, dat zich lokaal op de halfgeleiderlaag bevindt; een fotodiode welke is gevormd in de halfgeleiderlaag voor het meten van licht dat afkomstig is van een voorwerp, waarbij de fotodiode omvat: een eerste verontreinigingsgebied van een tweede geleidend type, dat is gevormd binnen de 10 halfgeleiderlaag, waarbij het eerste verontreinigingsgebied gescheiden is van een isolatielaag; en een tweede verontreinigingsgebied van het eerste geleidende type, dat is gevormd onder een oppervlak van de halfgeleiderlaag en op het eerste verontreinigingsgebied, waarbij een breedte 15 van het tweede verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied, zodat een gedeelte van het tweede verontreinigingsgebied direct in contact is met de halfgeleiderlaag, waarbij het tweede verontreinigingsgebied dezelfde potentiaal heeft als de 20 halfgeleiderlaag; ten minste één verarmingstransistor die is gevormd in de halfgeleiderlaag voor het overdragen van fotoelektrische ladingen die zijn opgewekt in de fotodiode naar een drijvende junctie welke is gevormd op een gedeelte van de halfgeleiderlaag en welke de fotoelektrische 25 ladingen opslaat; en ten minste één verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied voor het afgeven van elektrische signalen in reactie op een hoeveelheid van de fotoelektrische ladingen die zijn overgedragen vanaf de drijvende junctie.

30 In overeenstemming met een verder ander aspect van de onderhavige uitvinding is een CMOS beeldaftastinrichting verschaft, omvattende: een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; een putgebied van het eerste geleidende type, dat zich lokaal op de halfgeleiderlaag bevindt; ten 35 minste één fotodiode welke is gevormd in de halfgeleiderlaag en buiten het putgebied voor het meten van licht dat afkomstig is van een voorwerp; een drijvende 1 0 1 4 3 0.9 - 7 junctie voor het opslaan van fotoelektrische ladingen die zijn opgewekt in de fotodiode; een eerste verarmingstransistor die is gevormd buiten het putgebied en tussen de fotodiode en de drijvende junctie voor het 5 overdragen van de fotoelektrische ladingen aan de drijvende junctie, en waarbij de eerste verarmingstransistor wordt bestuurd in reactie op een eerste bestuurssignaal; een tweede verarmingstransistor die is gevormd buiten het putgebied en is gekoppeld met de drijvende junctie voor het 10 terugstellen van de drijvende junctie op een vooraf bepaalde potentiaal; een eerste verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied en voor het afgeven van elektrische signalen in reactie op een hoeveelheid fotoelektrische ladingen die is opgeslagen in de drijvende 15 junctie, waarbij een gemeenschappelijk actief gebied van de tweede verarmingstransistor en de eerste verrijkingstransistor zich bevindt op een grens tussen de halfgeleiderlaag en het putgebied; en een tweede verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied en 20 adressignalen ontvangt voor het kiezen van een pixel, waarbij de eerste en de tweede verrijkingstransistor een licht gedoteerde afvoerstructuur (LDD) hebben.

In overeenstemming met nog een ander aspect van de onderhavige uitvinding is een werkwijze voor het 25 vervaardigen van CMOS beeldaftastinrichting met een fotodiode verschaft, welke werkwijze de stappen omvat: verschaffen van een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; vormen van een isolatielaag op de halfgeleiderlaag voor het definiëren van en veldgebied en 30 actief gebied; vormen van een poortelektrode van een verarmingstransistor op de halfgeleiderlaag, welke is gescheiden van de isolatielaag; vormen van een eerste ionenimplantatiemasker dat een gedeelte van een lichtaftastgebied blootgeeft, dat zich bevindt tussen de 35 isolatielaag en de poortelektrode van de verarmingstransistor, waarbij het eerste ionenimplantatiemasker de isolatielaag en een gedeelte van ij014309- 8 het lichtaftastgebied, dat zich nabij de isolatielaag bevindt, bedekt; vormen van een eerste verontreinigingsgebied door het inbrengen van verontreinigingsionen van een tweede geleidend type in het 5 blootliggende lichtaftastgebied; wegnemen van het eerste ionenimplantatiemasker; vormen van een tweede ionenimplantatiemasker dat het gehele lichtaftastgebied opent, waarbij het tweede ionenimplantatiemasker zich bevindt op een grensvlak tussen de isolatielaag en het 10 lichtaftastgebied, zodat een open gebied van het tweede ionenimplantatiemasker breder is dan dat van de eerste ionenimplantatie/ en vormen van een tweede verontreinigingsgebied, door het inbrengen van verontreinigingsionen van het eerste geleidende type in het 15 gehele lichtaftastgebied, waarbij het eerste verontreinigingsgebied is gescheiden van de isolatielaag, een breedte van het tweede verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied, en een gedeelte van het tweede verontreinigingsgebied in contact 20 is met de halfgeleiderlaag.

In overeenstemming met nog een ander aspect van de onderhavige uitvinding is een werkwijze voor het vervaardigen van een CMOS beeldaftastinrichting met een fotodiode verschaft, welke werkwijze omvat: een eerste stap 25 van het verschaffen van een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; een tweede stap van het vormen van een putgebied van het eerste geleidende type in een gedeelte van de halfgeleiderlaag; een derde stap van het inbrengen van verontreinigingsionen in het putgebied voor het 30 aanpassen van een drempelspanning; een vierde stap van het vormen van een eerste poort voor een overdrachtstransistor, een tweede poort voor een terugsteltransistor en ten minste één derde poort voor een uitgangstransistor, waarbij de eerste poort en de tweede poort buiten het putgebied zijn 35 gevormd, en de derde poort is gevormd op het putgebied, en waarbij een gemeenschappelijk actief gebied van de terugsteltransistor en de uitgangstransistor zich bevindt 1 0 1 4 3 0 9 - 9 op een grens tussen de halfgeleiderlaag en het putgebied; een vijfde stap van het vormen van een fotodiode in de halfgeleiderlaag, waarbij de fotodiode elektrisch is gekoppeld met de overdrachtstransistor; een zesde stap van 5 het vormen van een eerste ionenimplantatiemasker dat het putgebied blootlegt, en het inbrengen van verontreinigingsionen met een lage concentratie van een tweede geleidend type in het putgebied; een zevende stap van het vormen van een isolerende afstandhouderlaag (vert.: 10 op) een zijwand van de derde poort; en een achtste stap van het vormen van een tweede ionenimplantatiemasker dat de halfgeleiderlaag en het putgebied blootlegt, met uitzondering van de fotodiode, en het inbrengen van verontreinigingsionen met een hoge concentratie van het 15 tweede geleidende type in de halfgeleiderlaag en het putgebied, waarbij de overdrachtstransistor en de terugsteltransistor, waarvan de actieve gebieden zijn gevormd in de halfgeleiderlaag, werken in een verarmingsmodus, en de uitgangstransistor, waarvan een 20 actief gebied in het putgebied is gevormd, werkt in een verrij kingsmodus.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING

25 Andere doelen en aspecten van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van de uitvoeringsvormen onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 een blokschema is dat een conventionele CCD 30 beeldsensor illustreert; fig. 2 een schakelschema is dat een eenheidspixel van de conventionele APS illustreert; fig. 3 en 4 dwarsdoorsnedeaanzichten zijn welke de conventionele APS van fig. 2 illustreren; 35 fig. 5 een schakelschema is dat een eenheidspixel van een CMOS beeldsensor volgens de onderhavige uitvinding illustreert; 1014309- 10 fig. 6 een dwarsdoorsnedeaanzicht is dat een eenheidspixel van een CMOS beeldsensor volgens de onderhavige uitvinding illustreert; fig.7A tot en met 7J dwarsdoorsnedeaanzichten zijn welke 5 een werkwijze voor het vervaardigen van de eenheidspixel van fig. 6 illustreren; en fig. 8A en 8B bovenaanzichten zijn van maskerpatronen die worden gebruikt voor het implanteren van verontreinigingsionen in een actief gebied.

10

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORMEN

Hierna zal onderhavige uitvinding in detail worden 15 beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen.

Er wordt verwezen naar fig. 5. Aldaar is een eenheidspixel van een CMOS beeldsensor volgens de onderhavige uitvinding getoond. De eenheidspixel omvat een laagspanningsfotodiode (LVPD) 510 en vier NMOS 20 transistoren. Een overdrachtstransistor (Tx) 520 brengt een fotoelektrische lading over die is verzameld door de laagspanningsfotodiode 510 voor aftasting op een drijvend knooppunt 560. Een terugsteltransistor (Rx) 530 stelt het drijvende knooppunt 560 terug door het afvoeren van 25 ladingen en het instellen van de potentiaal van het knooppunt op een bekende waarde. Een stuurtransistor (Dx) 540 werkt als een bronvolgerbufferversterker, en een keuzetransistor 550 verschaft een mogelijkheid tot adresseren aan een gemeenschappelijke belastingstransistor 30 570.

De onderhavige uitvinding heeft het belangrijke voordeel, dat de beeldsensor met de laagspanningsfotodiode 510 en NMOS transistoren vervaardigd kan worden onder gebruikmaking van algemene CMOS-technologie. Verder worden 35 de overdrachtstransistor (Tx) 520 en de terugsteltransistor (Rx) 530 gevormd als een NMOS transistor met verarmingsmodes of een lage drempelspanning teneinde de 1014309* 11 ladingsoverdrachtsefficiëntie te verbeteren en enige spanningsval en/of verlies van signaallading in het uitgangssignaal te verminderen. In het bijzonder kan een geschikte NMOS transistor worden vervaardigd door gebruik 5 te maken van de P-epi-laag zonder de P-put. Deze negatieve NMOS transistor kan een enigszins negatieve drempelspanning hebben.

Fig. 6 is een dwarsdoorsnedeaanzicht dat de eenheidspixel van de CMOS beeldsensor volgens de 10 onderhavige uitvinding illustreert. Zoals in fig. 6 is getoond, is een epitaxiale laag gebruikt voor het bouwen van CMOS inrichtingen bij de onderhavige uitvinding voor het verbeteren van de gevoeligheid van de CMOS beeldsensor en voor het verbeteren van de modulatieoverdrachtsfunctie 15 door het verminderen van de "misverzameling" van gefotogenereerde ladingen. Er wordt namelijk een plak met een P-epi-laag 602, welke is gevormd op een P+-substraat 601 met een verontreinigingsconcentratie van ongeveer 1014 o ionen/cm , gebruikt. De P-epi-laag 602 wordt gebruikt om de 20 volgende redenen: 1) de P-epi-laag 602 maakt het mogelijk dat het verarmingsgebied van de laagspanningsfotodiode groot en diep is, wat de gevoeligheid verbetert door het vergroten van het vermogen van de laagspanningsfotodiode tot het 25 verzamelen van fotogegenereerde ladingen. De dikte van de P-epi-laag 602 is in een gebied van ongeveer 2 tot 5 pm.

2) het hooggedoteerde P+-substraat 601 onder de P-epi-laag 32 verbetert de sensormatrixmodulatieoverdrachtsfunctie door het reduceren 30 van de willekeurige diffusie van de fotoelektrische ladingen. De willekeurige diffusie van ladingen in het P-type substraat leidt tot de mogelijke "misverzameling" van de fotogegenereerde ladingen door aangrenzende pixels, en resulteert direct in een verlies aan beeldscherpte of een 35 lagere modulatieoverdrachtsfunctie. De kortere minderheidsladingsdragerlevensduur en hogere doteringsconcentratie van het P+-substraat 601 reduceert de 1014309- 12 "misverzameling" van fotoelektrische ladingen aanzienlijk, aangezien de ladingen snel gerecombineerd worden voordat zij diffunderen naar de aangrenzende pixels. In de onderhavige uitvinding hebben het P+-substraat 601 en de P-5 epi-laag 602 bij voorkeur een specifieke weerstand van ongeveer 0,01 ücm respectievelijk 10-25 ücm. Dienovereenkomstig zou de verontreinigingsconcentratie van het P+-substraat 601 veel hoger moeten zijn dan die van de P-epi-laag 602, en de bijbehorende 10 minderheidsladingsdragerlevensduur van het P+-substraat 601 zou veel korter moeten zijn dan die van de P-epi-laag 602.

Er wordt opnieuw verwezen naar fig. 6. De laagspanningsfotodiode omvat een laaggedoteerd N“-gebied 603 dat is gevormd in de P-epi-laag 602 en een laaggedoteerd P°-15 gebied 604 dat is gevormd rond het laaggedoteerde N”-gebied 603. Deze laagspanningsfotodiode heeft een uitstekende gevoeligheid en foton-naar-elektron kwantumrendement, aangezien het lichtaftastende gebied niet is bedekt met een polysiliciumlaag. In het bijzonder is de gevoeligheid voor 20 korte golflengten, blauw licht, aanzienlijk verbeterd. Als gevolg van de laaggedoteerde P-epi-laag heeft het ladingsverarmingsgebied van de laagspanningsfotodiode ook een hoge gevoeligheid voor lange golflengten, rood of infrarood licht. Bovendien heeft deze 25 laagspanningsfotodiode het vermogen om snel en efficiënt lading over te brengen naar het drijvende aftastknooppunt vanaf het lichtaftastende gebied. Verder is de donkerstroom verminderd door het besturen van de potentiaal van grensvlakgeneratietoestanden bij het silicium-silicium 30 dioxyde grensvlak.

Teneinde de bovengenoemde voordelen tot stand te brengen, dient de laagspanningsfotodiode geheel verarmd te zijn bij een lage spanning welke verenigbaar is met een voedingsbron van 5 V, 3,3 V of 2,5 V. De conventionele 35 CCD's vereisen echter een hoge stuurspanning boven 8 V teneinde effectief ladingen over te dragen en de begraven fotodiode die is vervaardigd in een typisch CCD-proces 1014309- 13 geheel te verarmen. Als gevolg van processen bij hoge temperatuur na ionenimplantatie van de begraven fotodiode in een CCD-proces, kan de resulterende begraven fotodiode niet geheel worden verarmd bij een spanning van minder dan 5 5 V. Verder kunnen begraven fotodioden die gebruik maken van ionenimplantatietechnieken onder een hoek, niet stabiel tot stand worden gebracht door middel van een typisch submicron-CMOS proces dat gebruik maakt van de processen bij lage temperatuur.

10 Een 0,5ym CMOS-proces voor werking bij 3,3 V zou bijvoorbeeld een begraven fotodiodestructuur moeten hebben welke volledig is verarmd in het gebied van 1,2 V-2,8 V. Indien deze spanning te hoog is, zal een onvolledige ladingsoverdracht van de fotoelektrische ladingen naar het 15 drijvende aftastknooppunt vele ongewenste beeldvormingsartefacten veroorzaken. Anderzijds zal, indien deze spanning te laag is, de ladingscapaciteit van de begraven fotodiode zeer laag zijn, hetgeen resulteert in een klein uitgangssignaal.

20 Zonder een aanvullende thermische behandeling welke is gebruikt in de conventionele CCD-processen, door slechts twee maskers, twee ionenimplantatieprocessen en de thermische behandeling van het conventionele submicron CMOS-proces te gebruiken, vervaardigt de onderhavige 25 uitvinding een laagspanningsfotodiode welke geheel verarmd kan zijn in een spanningsgebied van 1,2 V-4,5 V in het geval van de voedingsbron van 3,3 V en 5 V. Dit zal concreet worden geïllustreerd in de verwerkingsstappen volgens de onderhavige uitvinding. Zoals is getoond in fig. 30 6, is het P°-gebied 604 elektrisch verbonden met de P-epi-laag 602, en is zeker op dezelfde potentiaal, omdat de rand van een veldoxydelaag 607 en de rand van het N”-gebied 603 zich voldoende op afstand bevinden (zie "A" in fig. 6). Dit wil zeggen, dat een zijwand en een ondergedeelte van het P°-35 gebied 604 in contact is met de P-epi-laag 602, waardoor dezelfde potentiaal in twee lagen 603 en 602 tot stand wordt gebracht. Aldus kan door een geschikte keuze van de 1014309- 14 Ν'- en P°-implantatie-energie de N'-laag 603 op een betrouwbare wijze geheel verarmd zijn bij een spanning tussen 1,2 V-4,5 V.

Van vier NMOS transistoren zijn de 5 overdrachtstransistor (Tx) en de terugsteltransistor (Rx) transistoren met een lage drempelspanning of verarmingsmodes om een gehele terugstelling van het drijvende knooppunt te waarborgen en het dynamisch bereik van de uitgangsspanning zo groot mogelijk te maken. De 10 stuurtransistor (Dx) en de keuzetransistor (Sx) zijn typische NMOS transistoren. Dienovereenkomstig zijn de stuurtransistor (Dx) en de keuzetransistor (Sx) in de P-put gevormd. Een zijdelingse putdiffusie binnen de pixel leidt echter tot een verslechtering van de elektrische 15 eigenschappen van de laagspanningsfotodiode en de bijbehorende transistoren. Dienovereenkomstig is de P-put 605 beperkt tot een kleine oppervlakte, maar omvat deze via een zijdelingse diffusie alle stuur- en keuzetransistoren zonder invloed te hebben op de laagspanningsfotodiode en 20 bijbehorende terugstel- en overdrachtstransistoren. In de voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat het P-putgebied een gedeelte van de afvoer 606 van de terugsteltransistor (Rx) en strekt deze zich uit naar de veldoxydelaag 607 (hierna wordt naar deze P-put 605 25 verwezen als een mini-P-put). Verder gebruiken de stuurtransistor (Dx) en de keuzetransistor (Sx) die zijn gevormd in de P-put 605 de LDD (Eng.: Lightly Doped Drain; licht gedoteerde afvoer) structuur. De overdrachtstransistor (Tx) en de terugsteltransistor (Rx) 30 die zijn gevormd in de P-epi-laag 602 gebruiken niet de LDD (Eng.: Lightly Doped Drain) structuur, welke de isolatie van het drijvende knooppunt van de terugstelspanning verbetert, de hoeveelheid koppeling tussen het terugstelen overdrachtskloksignaal vermindert door het verminderen 35 van de overlapcapaciteit, en de algehele gevoeligheid van de pixel verbetert door de totale capaciteit die behoort bij het drijvende knooppunt, vermindert.

1014309“ 15

Het beeldaftastmechanisme volgens de onderhavige uitvinding zal in detail worden beschreven: a) de overdrachtstransistor Tx) , de terugsteltransistor (Rx) en de keuzetransistor (Sx) worden 5 uitgeschakeld. Op dit tijdstip is de laagspanningsfotodiode volledig verarmd.

b) in het siliciumsubstraat worden fotonen geabsorbeerd en wekken deze fotoelektrische ladingen op.

c) de fotoelektrische ladingen worden verzameld door 10 de laagspanningsfotodiode.

d) na een vooraf bepaalde integratietijd voor het verzamelen van fotoelektrische ladingen wordt het drijvende aftastknooppunt teruggesteld door het inschakelen van de terugsteltransistor (Rx) .

15 e) de eenheidspixel wordt gekozen voor uitlezen door het inschakelen van de keuzetransistor (Sx) .

f) de uitgangsspanning VI van het bronvolgerbuffer wordt gemeten (deze spanning betekent slechts de gelijkspanningsniveauverschuiving van het drijvende 20 aftastknooppunt).

g) de overdrachtstransistor (Tx) wordt ingeschakeld.

h) alle verzamelde fotoelektrische ladingen worden overgebracht naar het drijvende aftastknooppunt.

i) de overdrachtstransistor (Tx) wordt uitgeschakeld.

25 j) de uitgangsspanning V2 van het bronvolgerbuffer wordt gemeten. Het resulterende uitgangsverschilsignaal, V1-V2, wordt veroorzaakt door de overdracht van fotoelektrische ladingen. Deze methode wordt de CDS (Eng.: Correlated Double Sampling; gecorreleerde dubbele 30 bemonstering) methode genoemd en verschaft een wegvallen van voorspanning, terugstelschakelruis en 1/f flikkerruis.

k) herhalen van stappen (a) tot en met (j). De laagspanningsfotodiode is geheel verarmd bij stap (h).

Fig. 7A tot en met 7J zijn dwarsdoorsnedeaanzichten 35 welke een werkwijze illustreren voor het vervaardigen van de eenheidspixel van de CMOS beeldsensor volgens de onderhavige uitvinding.

1014309- 16

Er wordt verwezen naar fig. 7A. Een P-epi-laag 702 wordt gevormd op een P+-substraat 701 en verontreinigingen worden in de blootliggende P-epi-laag ingebracht. Op dit tijdstip wordt, aangezien er binnen de eenheidspixel één 5 laagspanningsfotodiode en twee bijbehorende NMOS-transistor (overdrachts- en terugsteltransistoren) alsmede submicron NMOS-transistoren (stuur- en keuzetransistoren) zijn, een conventioneel P-putsubstraat zoals aanwezig is in een typisch submicron CMOS-proces, niet gebruikt voor de CMOS 10 beeldsensor van de onderhavige uitvinding. De conventionele putstructuur zoals deze aanwezig is in een typisch submicron CMOS-proces zal de elektrische eigenschappen van de laagspanningsfotodiode en de bijbehorende NMOS transistoren verslechteren als gevolg van de beperkte 15 tolerantie voor zijdelingse doteermiddeldiffusie binnen de kleine pixel. Dit wil zeggen dat, zoals boven is geïllustreerd, het mini-P-putproces wordt uitgevoerd.

Onder verwijzing naar fig. 7B wordt, na het verwijderen van het P-put ionenimplantatiemasker 703, een 20 P-put 705 welke zowel de stuur- als keuzetransistoren omvat, gevormd door de zijdelingse diffusie tijdens een thermische behandeling.

Er wordt verwezen naar fig. 7C. Voor een inrichtingsisolatie wordt een veldoxydelaag 707 voor het 25 definiëren van een veldgebied en een actief gebied gevormd door het LOCOS-proces, het geulisolatieproces of dergelijke. In deze uitvoeringsvorm wordt een meerlaags maskerpatroon 706, waarbij een kussenoxydelaag, bufferpolysiliciumlaag en een nitridelaag in deze volgorde 30 worden gevormd, gebruikt als een nat oxydatiemasker voor het vormen van de veldoxydelaag. De isolatie is algemeen bekend bij de normale deskundige op het gebied van de techniek waarop de materie betrekking heeft.

Er wordt verwezen naar fig. 7D. Na het verwijderen 35 van het meerlaags maskerpatroon 706 wordt een maskerpatroon 740 gevormd voor het blootgeven van de P-put 705, en wordt een ionenimplantatie uitgevoerd voor het 1014309- 17 aanpassen van de N-kanaal drempelspanning en de doorbraak. Door een dergelijke ionenimplantatie te gebruiken kunnen de stuur- en keuzetransistoren binnen de eenheidspixel de typische eigenschappen van de submicron NMOS transistoren 5 vertonen. Ondertussen wordt deze ionenimplantatie voor het aanpassen van drempelspanning niet uitgevoerd in een gebied waarin de laagspanningsfotodiode en twee bijbehorende transistoren dienen te worden gevormd.

Er wordt verwezen naar fig. 7E. Voor het vormen van 10 vier NMOS transistoren binnen de eenheidspixel, worden een polysiliciumlaag 709 en een wolfraamsilicidelaag 710 in deze volgorde gevormd op de P-epi-laag 702 en in een patroon gebracht door masker- en etsprocessen, waardoor vier poortelektroden 711 worden gevormd welke zich op een 15 vooraf bepaalde afstand van elkaar bevinden.

Vervolgens wordt, verwijzend naar fig. 7F, een maskerpatroon 713 gevormd op de resulterende structuur voor het vormen van een lichtgedoteerd N~-gebied 721 van de laagspanningsfotodiode, en worden verontreinigen in de P-20 epi-laag 702 gebracht met een concentratie van ongeveer 1017 ionen/cm3. Op dit tijdstip dient te worden opgemerkt dat het zeer belangrijk is een ionenimplantatiegebied te definiëren onder gebruikmaking van het maskerpatroon 713 als een implantatiemasker. Zoals is getoond in het 25 dwarsdoorsnedeaanzicht van fig. 7F, is één einde 715 van het maskerpatroon 713 gepositioneerd in het midden van de poortelektrode van de overdrachtstransistor, en is het andere 716 daarvan gepositioneerd binnen het actieve gebied. Met andere woorden, het grensvlak tussen het 30 veldgebied en het actieve gebied is bedekt met het maskerpatroon 713 zodat een gedeelte van het actieve gebied, dat zich nabij het grensvlak bevindt, niet is onderworpen aan de ionenimplantatie. Het maskerpatroon 713 wordt langs lijn A-A’ van een fotomasker in fig. 8A 35 gebracht. Zoals is getoond in fig. 8A, wordt het maskerpatroon 713 uitgelijnd langs een grensvlak (stippellijnen in fig. 8A) tussen het actieve gebied en het 1014309- 18 veldgebied, maar het bedekt een gedeelte 800 van het actieve gebied, waardoor wordt voorkomen dat N~-verontreinigingsionen in de rand daarvan worden ingebracht.

Er wordt verwezen naar fig. 7G. Het maskerpatroon 713 5 wordt verwijderd en een ander maskerpatroon 717 wordt gevormd voor het vormen van een lichtgedoteerd P°-gebied 722. De verontreinigingen worden in P-epi-laag 702 gebracht bij een concentratie van ongeveer 1018 ionen/cm3. Op dit tijdstip is de versnellingsenergie van de P°-ionen lager dan 10 die van de N~-ionen van fig. 7F, zodat het lichtgedoteerde P°-gebied 722 is gepositioneerd op het lichtgedoteerde N~-gebied 721. Zoals is getoond in het dwarsdoorsnedeaanzicht van fig. 7G, is één einde 719 van het maskerpatroon 717 gepositioneerd in het midden van de poortelektrode van de 15 overdrachtstransistor, en het andere 720 daarvan is gepositioneerd op de veldoxydelaag 707. Fig. 8B toont een bovenaanzicht van het maskerpatroon 717. Dienovereenkomstig is het gehele actieve gebied van de laagspanningsfotodiode blootgelegd, zodat de voldoende elektrische verbinding A 20 wordt bereikt tussen het P°-gebied 720 en de P-epi-laag 702, vergeleken met de elektrische verbinding die is getoond in fig. 3. Hoewel gebruik wordt gemaakt van twee maskers met verschillende afmetingen, dient te worden opgemerkt dat een dergelijke verbinding A kan worden bereikt door het 25 besturen van de diepte van de verontreinigingsgebieden.

Anderzijds dient met betrekking tot deze ionenimplantatieprocessen van fig. 7F en 7G, de dikte van de poortelektrode van de overdrachtstransistor te worden bestuurd. Aangezien het doteringsprofiel van de 30 laagspanningsfotodiode de ladingsoverdrachtsefficiëntie bepaalt, is het doteringsgebied zelf-uitgelijnd met het ene einde van de poortelektrode van de overdrachtstransistor. Dienovereenkomstig dient de poortelektrode van de overdrachtstransistor een zodanige dikte te hebben dat deze 35 de versnelde ionen blokkeert. Als dit niet het geval is, dringen de ionen in de poortelektrode, zodat de met ionen gedoteerde lagen 721 en 722 niet zelf-uitgelijnd zijn met 1014309- 19 de rand van de poortelektrode van de overdrachtstransistor. Deze misuitlijning degradeert het ladingsoverdrachtsrendement. De polysiliciumlaag en de wolfraamsilicidelaag worden gevormd met een dikte van 5 ongeveer 1500 A respectievelijk lager dan 1500 A in het conventionele CMOS-proces, maar in de voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn zij gevormd met een dikte van meer dan 2000 A respectievelijk meer dan 1500 A. Het resultaat is dat de 10 dikte van de poortelektrode van de overdrachtstransistor volgens de onderhavige uitvinding relatief dikker is dan die van de NMOS-transistor die is vervaardigd door de conventionele CMOS-processen.

Bovendien heeft het P°-gebied 722 en de P-epilaag 702 15 dezelfde potentiaal, zelfs bij een voedingsspanning lager dan 5 V, aangezien de rand van het lichtgedoteerde N~-gebied 721 is gescheiden van de rand van de veldoxydelaag 707 en de voldoende elektrische verbinding A is bereikt tussen het P°-gebied 722 en de P-epi-laag 702. Dienovereenkomstig zal 20 het lichtgedoteerde N”-gebied 721 geheel verarmd zijn bij 1,2-4,5 V. Indien een voldoende elektrische verbinding A tussen het P°-gebied 722 en de P-epi-laag niet wordt bereikt, kan de fotodiode niet als een laagspanningsfotodiode werken en geen volledige verarming 25 bereiken.

Vervolgens wordt verwezen naar fig. 7H. Na het verwijderen van het maskerpatroon 717 wordt een maskerpatroon 723 gevormd op de resulterende structuur, waarbij het P-putgebied wordt blootgegeven teneinde de 30 stuur- en keuzetransistoren met de LDD-structuur te verschaffen. Daardoor zullen de stuur- en keuzetransistoren in de P-put dezelfde eigenschappen hebben als de conventionele submicron NMOS-transistoren. Aangezien deze ionenimplantatie voor de LDD-structuur niet wordt 35 uitgevoerd in de P-epi-laag 702, hebben de overdrachts- en terugsteltransistoren geen LDD-structuur, d.w.z. bijbehorende NMOS-transistoren.

1014309- 20

Er wordt verwezen naar fig. 71. Na het verwijderen van het maskerpatroon 723 wordt een oxydelaag aangebracht op de resulterende structuur door middel van de LPCVD (Eng.: Low Pressure Chemical Vapor Deposition; lage druk 5 chemische damp depositie) werkwijze voor vormen van de bron/afvoergebieden van de vier transistoren binnen de eenheidspixel. Het terugetsproces wordt uitgevoerd op de oxydelaag, en vervolgens worden oxydeafstandshouderlagen 726 op de zijwanden van alle transistoren gevormd. Een 10 maskerpatroon 727 voor het implanteren van verontreinigingsionen in de P-epi-laag 702 en de P-put 705, behalve het laagspanningsfotodiodegebied, wordt gevormd op de resulterende structuur, en er wordt een N+-ionenimplantatie uitgevoerd, waardoor een hoog gedoteerd N+-15 gebied 729 voor bronnen/afvoeren wordt gevormd.

Zoals boven is beschreven, hebben de bijbehorende transistoren Tx en Rx gevormd op de P-epi-laag 702, een negatieve drempelspanning (verarmingsmodus). De eigenschappen van de bijbehorende verarmingsmodustransistor 20 worden effectief gebruikt in de overdrachtstransistor van de onderhavige uitvinding. Wanneer bijvoorbeeld de ladingscapaciteit van de fotodiode wordt bereikt, zullen overtollige fotoelektrische ladingen de fotodiode overstromen en worden verzameld door aangrenzende pixels.

25 De resulterende overspraak van een intense lichtbron in een beeld wordt "blooming" genoemd.

Zoals in de onderhavige uitvinding is geïllustreerd in het geval waarin de bijbehorende overdrachtstransistor in een verarmingsmodus wordt gebruikt, hoewel 0 V wordt 30 aangelegd op de poort van de bijbehorende overdrachtstransistor, kan stroom vloeien als gevolg van het toegenomen potentiaalverschil tussen de laagspanningsfotodiode en het drijvende aftastknooppunt, waardoor het "blooming" wordt verwijderd.

35 Anderzijds ondergaan het zelf-uitgelijnde N’-gebied 721 en het P°-gebied 722 binnen de laagspanningsfotodiode het uitdiffunderingsproces door middel van het hoge 1014309- 21 temperatuur LPCVD-proces voor het vormen van de oxydeafstandhouderlaag 726. In het geval waarin het P°-gebied 722 diffundeert voorbij het NT-gebied 721 onder de overdrachtstransistorpoort, wordt een potentiaalbarrière 5 welke het ladingsoverdrachtsrendement vermindert, gevormd aan één zijde van de overdrachtstransistor. Dienovereenkomstig wordt het zijdelingse profiel van de P°-en N”-gebieden 722 en 721 met zorg bestuurd, opdat deze ongewenste potentiaalbarrière niet wordt gevormd wanneer 10 het hoge temperatuur LPCVD-proces wordt uitgevoerd.

Fig. 7J is een dwarsdoorsnedeaanzicht van de eenheidspixel na de algemene nabehandelingsprocessen. Zoals is getoond in fig. 7J worden, na het vormen van een hooggedoteerd N+-gebied 729, tussenlaag isolatielagen PMD, 15 IMD1 en IMD2 en metaallagen Ml en M2 gevormd, en wordt een passivatielaag gevormd voor het beschermen van de inrichting tegen vocht en krassen. Tenslotte wordt een kleurfiltermatrix bestaande uit een rood, groen en blauw kleurenvoorziening of geel, magenta en cyaan 20 kleurenvoorziening gevormd op de passivatielaag. Er zijn slechts de isolatielaag, passivatielaag en kleurenfilter in het gevoeligheidsgebied van de laagspanningsfotodiode. Verder kunnen andere metaallagen of ondoorlatende lichtafscherming worden gebruikt om niet-fotoaftastende 25 gebieden af te schermen voor invallend licht.

Hoewel de voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zijn geopenbaard voor illustratieve doeleinden, zullen de deskundigen begrijpen dat verschillende wijzigingen, toevoegingen en substituties mogelijk zijn 30 zonder het kader en de geest van de uitvinding zoals deze is geopenbaard in de bijgaande conclusies, te verlaten.

1014309-

Claims

1. CMOS beeldaftastinrichting, omvattende: een half geleiderlaag van een eerste geleidend typezeen putgebied van het eerste geleidende type, dat zich lokaal op de halfgeleiderlaag bevindt; 5 een fotodiode welke is gevormd in de halfgeleiderlaag voor het meten van licht dat afkomstig is van een voorwerp, waarbij de fotodiode omvat: een eerste verontreinigingsgebied van een tweede geleidend type, dat is gevormd binnen de halfgeleiderlaag, 10 waarbij het eerste verontreinigingsgebied gescheiden is van een isolatielaag; en een tweede verontreinigingsgebied van het eerste geleidende type, dat is gevormd onder een oppervlak van de halfgeleiderlaag en op het eerste verontreinigingsgebied, 15 waarbij een breedte van het tweede verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied, zodat een gedeelte van het tweede verontreinigingsgebied direct in contact is met de halfgeleiderlaag, waarbij het tweede verontreinigingsgebied dezelfde potentiaal heeft als 20 de halfgeleiderlaag; ten minste één verarmingstransistor die is gevormd in de halfgeleiderlaag voor het overdragen van fotoelektrische ladingen die zijn opgewekt in de fotodiode naar een drijvende junctie welke is gevormd op een gedeelte van de 25 halfgeleiderlaag en welke de fotoelektrische ladingen opslaat; en ten minste één verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied voor het afgeven van elektrische signalen in reactie op een hoeveelheid van de fotoelektrische 30 ladingen die zijn overgedragen vanaf de drijvende junctie.

2. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 1, waarbij de verarmingstransistor een negatieve drempelspanning heeft, en waarbij de CMOS 35 beeldaftastinrichting verder een terugsteltransistor omvat 14309- die is gevormd in de halfgeleiderlaag, en waarbij de terugsteltransistor een negatieve drempelspanning heeft voor het terugstellen van een potentiaal bij de drijvende junctie. 5

3. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 1, waarbij drijvende junctie een hoog gedoteerd gebied van een tweede geleidend type is, dat is gevormd in de halfgeleiderlaag en tussen de verarmingstransistor en de 10 terugsteltransistor.

4. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 1, waarbij de fotodiode een volledige verarmingslaag in de halfgeleiderlaag heeft bij ongeveer 1,2-4,5 V. 15

5. CMOS beeldaftastinrichting, omvattende: een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; een putgebied van het eerste geleidende type, dat zich lokaal op de halfgeleiderlaag bevindt; 20 ten minste één fotodiode welke is gevormd in de halfgeleiderlaag en buiten het putgebied voor het meten van licht dat afkomstig is van een voorwerp; een drijvende junctie voor het opslaan van fotoelektrische ladingen die zijn opgewekt in de fotodiode; 25 een eerste verarmingstransistor die is gevormd buiten het putgebied en tussen de fotodiode en de drijvende junctie voor het overdragen van de fotoelektrische ladingen aan de drijvende junctie, en waarbij de eerste verarmingstransistor wordt bestuurd in reactie op een 30 eerste bestuurssignaal; een tweede verarmingstransistor die is gevormd buiten het putgebied en is gekoppeld met de drijvende junctie voor het terugstellen van de drijvende junctie op een vooraf bepaalde potentiaal; 35 een eerste verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied en voor het afgeven van elektrische signalen in reactie op een hoeveelheid fotoelektrische ladingen die 1014309- is opgeslagen in de drijvende junctie, waarbij een gemeenschappelijk actief gebied van de tweede verarmingstransistor en de eerste verrijkingstransistor zich bevindt op een grens tussen de halfgeleiderlaag en het 5 putgebied; en een tweede verrijkingstransistor die is gevormd in het putgebied en adressignalen ontvangt voor het kiezen van een pixel; waarbij de eerste en de tweede verrijkingstransistor 10 een licht gedoteerde afvoerstructuur (LDD) hebben.

6. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 5, waarbij de fotodiode omvat: een eerste verontreinigingsgebied van een tweede 15 geleidend type, dat is gevormd binnen de halfgeleiderlaag, waarbij het eerste verontreinigingsgebied is gescheiden van een isolatielaag; en een tweede verontreinigingsgebied van het eerste geleidende type, dat is gevormd onder een oppervlak van de 20 halfgeleiderlaag en op het eerste verontreinigingsgebied, waarbij een breedte van het tweede verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied, zodat een gedeelte van het tweede verontreinigingsgebied direct in contact is met de halfgeleiderlaag, 25 waarbij het tweede verontreinigingsgebied dezelfde potentiaal heeft als de halfgeleiderlaag.

7. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 6, waarbij de fotodiode een volledige verarmingslaag in de 30 halfgeleiderlaag heeft bij ongeveer 1,2-4,5 V.

8. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 6, waarbij de halfgeleiderlaag een epitaxiale laag is die is gevormd op een halfgeleidersubstraat van het eerste 35 geleidende type.

9. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 6, 1014309- waarbij de eerste of tweede verarmingstransistor een poortelektrode heeft welke een polysiliciumlaag en een silicidelaag heeft.

10. CMOS beeldaftastinrichting volgens conclusie 6, waarbij de eerste of de tweede verarmingstransistor een isolerende afstandlaag heeft welke op een poortelektrode daarvan is gevormd.

11. Werkwijze voor het vervaardigen van een CMOS beeldaftastinrichting met een fotodiode, waarbij de werkwijze de stappen omvat: verschaffen van een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; 15 vormen van een isolatielaag op de halfgeleiderlaag voor het definiëren van en veldgebied en actief gebied; vormen van een poortelektrode van een verarmingstransistor op de halfgeleiderlaag, welke is gescheiden van de isolatielaag; 20 vormen van een eerste ionenimplantatiemasker dat een gedeelte van een lichtaftastgebied blootgeeft, dat zich bevindt tussen de isolatielaag en de poortelektrode van de verarmingstransistor, waarbij het eerste ionenimplantatiemasker de isolatielaag en een gedeelte van 25 het lichtaftastgebied, dat zich nabij de isolatielaag bevindt, bedekt; vormen van een eerste verontreinigingsgebied door het inbrengen van verontreinigingsionen van een tweede geleidend type in het blootliggende lichtaftastgebied; 30 wegnemen van het eerste ionenimplantatiemasker; vormen van een tweede ionenimplantatiemasker dat het gehele lichtaftastgebied opent, waarbij het tweede ionenimplantatiemasker zich bevindt op een grensvlak tussen de isolatielaag en het lichtaftastgebied, zodat een open 35 gebied van het tweede ionenimplantatiemasker breder is dan dat van de eerste ionenimplantatie; en vormen van een tweede verontreinigingsgebied, door 1014309- het inbrengen van verontreinigingsionen van het eerste geleidende type in het gehele lichtaftastgebied, waarbij het eerste verontreinigingsgebied is gescheiden van de isolatielaag, een breedte van het tweede 5 verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied, en een gedeelte van het tweede verontreinigingsgebied in contact is met de halfgeleiderlaag.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de poortelektrode van de verarmingstransistor een zodanige dikte heeft, dat deze de verontreinigingsionen blokkeert, zodat de verontreinigingsionen niet in de halfgeleiderlaag onder de poortelektrode worden ingebracht. 15

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij een rand van het eerste ionenimplantatiemasker is gevormd op de poortelektrode, zodat het eerste verontreinigingsgebied zelf-uitgelijnd is met de poortelektrode. 20

14. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij een rand van het tweede ionenimplantatiemasker is gevormd op de poortelektrode van de verarmingstransistor, zodat het tweede verontreinigingsgebied zelf is uitgelijnd met de 25 poortelektrode.

15. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de poortelektrode van de verarmingstransistor een polysiliciumlaag en een silicidelaag die is gevormd op de 30 polysiliciumlaag, omvat.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de polysiliciumlaag en de silicidelaag een dikte hebben van meer dan 2000 A respectievelijk meer dan 1500 A. 35

17. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de halfgeleiderlaag een epitaxiale laag is die is gevormd op 1 014309- een halfgeleidersubstraat van het eerste geleidende type.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij een verontreinigingsconcentratie van het halfgeleidersubstraat 5 groter is dan die van de halfgeleiderlaag.

19. Werkwijze voor het vervaardigen van een CMOS beeldaftastinrichting met een fotodiode, welke werkwijze omvat: 10 een eerste stap van het verschaffen van een halfgeleiderlaag van een eerste geleidend type; een tweede stap van het vormen van een putgebied van het eerste geleidende type in een gedeelte van de halfgeleiderlaag; 15 een derde stap van het inbrengen van verontreinigingsionen in het putgebied voor het aanpassen van een drempelspanning; een vierde stap van het vormen van een eerste poort voor een overdrachtstransistor, een tweede poort voor een 20 terugsteltransistor en ten minste één derde poort voor een uitgangstransistor, waarbij de eerste poort en de tweede poort buiten het putgebied zijn gevormd, en de derde poort is gevormd op het putgebied, en waarbij een gemeenschappelijk actief gebied van de terugsteltransistor 25 en de uitgangstransistor zich bevindt op een grens tussen de halfgeleiderlaag en het putgebied; een vijfde stap van het vormen van een fotodiode in de halfgeleiderlaag, waarbij de fotodiode elektrisch is gekoppeld met de overdrachtstransistor; 30 een zesde stap van het vormen van een eerste ionenimplantatiemasker dat het putgebied blootlegt, en het inbrengen van verontreinigingsionen met een lage concentratie van een tweede geleidend type in het putgebied; 35 een zevende stap van het vormen van een isolerende afstandhouderlaag (vert.: op) een zijwand van de derde poort; en 1014309- een achtste stap van het vormen van een tweede ionenimplantatiemasker dat de halfgeleiderlaag en het putgebied blootlegt, met uitzondering van de fotodiode, en het inbrengen van verontreinigingsionen met een hoge 5 concentratie van het tweede geleidende type in de halfgeleiderlaag en het putgebied, waarbij de overdrachtstransistor en de terugsteltransistor, waarvan de actieve gebieden zijn gevormd in de halfgeleiderlaag, werken in een 10 verarmingsmodus, en de uitgangstransistor, waarvan een actief gebied in het putgebied is gevormd, werkt in een verrij kingsmodus.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de 15 halfgeleiderlaag een epitaxiale laag is die is gevormd op een halfgeleidersubstraat van het eerste geleidende type, en waarbij een concentratie van het halfgeleidersubstraat hoger is dan die van de halfgeleiderlaag.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, waarbij de halfgeleiderlaag is gevormd met een dikte van ongeveer 2 tot 5 pm.

22. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de derde 25 poort omvat: een vierde poort voor een stuurtransistor van de CMOS beeldsensor; en een vijfde poort voor een keuzetransistor van de CMOS beeldsensor, waarbij de stuurtransistor en de 30 keuzetransistor zijn gevormd in het putgebied en een gemeenschappelijk put/afvoergebied hebben.

23. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de derde stap de stappen omvat: 35 vormen van een derde ionenimplantatiemasker dat het putgebied blootgeeft; inbrengen van ionen in het putgebied voor het '1014309-· aanpassen van een drempelspanning van de uitgangstransistor; en inbrengen van ionen in het putgebied voor het aanpassen van een doorbraak van de uitgangstransistor. 5

24. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de vierde stap de stappen omvat: vormen van een eerste verontreinigingsgebied van het tweede geleidende type in de halfgeleiderlaag, zodat het 10 eerste verontreinigingsgebied is omgeven door de halfgeleiderlaag; vormen van een tweede verontreinigingsgebied in de halfgeleiderlaag en boven het eerste verontreinigingsgebied, waarbij het tweede 15 verontreinigingsgebied in contact is met de halfgeleiderlaag aan een zijde van het eerste verontreinigingsgebied.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij een 20 verontreinigingsconcentratie van het eerste verontreinigingsgebied groter is dan die van de halfgeleiderlaag, en een verontreinigingsconcentratie van het tweede verontreinigingsgebied groter is dan die van het eerste verontreinigingsgebied. 25

26. Werkwijze volgens conclusie 25, waarbij de fotodiode een volledige verarmingslaag in de halfgeleiderlaag heeft bij ongeveer 1,2-4,5 V.

27. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij het eerste geleidende type een P-type en het tweede geleidende type een N-type is.

28. Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij de werkwijze 35 verder de stappen omvat: vormen van een aantal metaallagen die zijn geïsoleerd van aangrenzende metaallagen door een isolerende laag; 1014309' vormen van passivatielaag op de resulterende structuur; en vormen van een kleurfilter op de passivatielaag. 1 o 1 4 3 0 9 -