RU2309485C2 - Односекционная фотоячейка с разделением цветов - Google Patents
Односекционная фотоячейка с разделением цветов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309485C2 RU2309485C2 RU2003123618/28A RU2003123618A RU2309485C2 RU 2309485 C2 RU2309485 C2 RU 2309485C2 RU 2003123618/28 A RU2003123618/28 A RU 2003123618/28A RU 2003123618 A RU2003123618 A RU 2003123618A RU 2309485 C2 RU2309485 C2 RU 2309485C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- region
- conductivity
- junction
- polarity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к производству интегральных многоэлементных фотоприемников, например, для видеокамер и цифровой фотографии. Технический результат изобретения: уменьшение уровня шумов цветоотделения интегральных фотоприемников и достижение технологической совместимости фотоприемных ячеек с CMOS считывания и другими схемами управления фотоприемниками. Сущность: фотоприемная ячейка с разделением цветов согласно настоящему изобретению содержит первый p-n переход, расположенный в первой отдельной области подложки, изолированной диэлектриком, второй p-n переход, расположенный в приповерхностной части второй изолированной области и образованный инверсионным слоем, который индуцируется при наличии положительного потенциала на слое поликристаллического кремния, расположеном на слое двуокиси кремния над ним. Под первым p-n переходом расположена первая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, под которой расположена первая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости, к которой примыкает изолированная диэлектриком вторая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости с дополнительным омическим контактом. А под упомянутыми областями противоположного подложке типа проводимости расположена вторая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, генерированных в подложке. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к производству интегральных многоэлементных фотоприемников, например, для видеокамер и цифровой фотографии.
Известны фотоприемные ячейки для интегральных многоэлементных фотоприемников, выполненные в виде фотодиодов (1), предназначенных для считывания изображения во всем видимом диапазоне длин волн. Недостатком таких фотоприемных ячеек является невозможность выявления составляющих светового потока с различными длинами волн.
Известны также фотоприемные ячейки с разделением цветов падающего светового потока, содержащие в кремниевой подложке первого типа проводимости области, образующие p-n-переходы для разделения носителей заряда, генерированных различными составляющими светового потока от элемента изображения, проецируемого на поверхность ячейки (2).
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и выбирается в качестве прототипа.
Известные фотоприемные ячейки имеют следующие существенные недостатки: высокий уровень шумов цветоотделения, определяемый недостаточной эффективностью разделения фототоков, определяемых спектральным составом падающего излучения; технологическая несовместимость с CMOS элементами схем считывания.
Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение уровня шумов цветоотделения интегральных фотоприемников.
Другим техническим результатом настоящего изобетения является достижение технологической совместимости фотоприемных ячеек с CMOS считывания и другими схемами управления фотоприемниками.
Эти технические результаты достигнуты в односекционной фотоячейке с разделением цветов, содержащей в кремниевой подложке первый и второй p-n-переходы, удаленные на различные расстояния от поверхности, покрытой слоем двуокиси кремния, в которой первый p-n-переход расположен в первой отдельной области подложки, изолированной диэлектриком, второй p-n-переход расположен в приповерхностной части второй изолированной области и образован инверсионным слоем, который индуцируется при наличии положительного потенциала на слое поликристаллического кремния, расположеном на слое двуокиси кремния над ним, под первым p-n-переходом расположена первая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, под которой расположена первая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости, к которой примыкает изолированная диэлектриком вторая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости с дополнительным омическим контактом, а под упомянутыми областями противоположного подложке типа проводимости расположена вторая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, генерированных в подложке.
Отличия фотоприемной ячейки с разделением цветов согласно настоящему изобретению заключаются в том, что первый p-n-переход расположен в первой отдельной области подложки, изолированной диэлектриком, второй p-n-переход расположен в приповерхностной части второй изолированной области и образован инверсионным слоем, который индуцируется при наличии положительного потенциала на слое поликристаллического кремния, расположеном на слое двуокиси кремния над ним, под первым p-n-переходом расположена первая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, под которой расположена первая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости, к которой примыкает изолированная диэлектриком вторая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости с дополнительным омическим контактом, а под упомянутыми областями противоположного подложке типа проводимости расположена вторая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, генерированных в подложке.
Изобретение поясняется приведенным чертежом, на котором приведен схематический разрез фотоприемной ячейки согласно настоящему изобретению.
Фотоприемная ячейка согласно настоящему изобретению содержит кремниевую подложку 1, в которой сформирован первый p-n-переход 2, расположенный в первой 3 отдельной области подложки 1, изолированной диэлектриком 5, второй p-n-переход 6, расположенный в приповерхностной части первой изолированной области 3 и образованный инверсионным слоем 7, который индуцируется при наличии положительного потенциала на слое поликристаллического кремния 8, расположеном на слое двуокиси кремния 9 над ним. В структуре ячейки имеются омические контакты 10, 11, 12 и 13 к изолированной области, инверсионному слою и подложке. Под первым p-n-переходом 2 расположена первая дополнительная область 14 одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, под которой расположена первая дополнительная область 15 противоположного подложке типа проводимости, к которой примыкает изолированная диэлектриком 5 вторая дополнительная область 4 противоположного подложке типа проводимости с дополнительным омическим контактом 17, и под которой расположена вторая дополнительная область 16 одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, генерированных в подложке. В качестве подложки ячейки может быть использован кремний, легированный бором с концентрацией порядка 1014...1015. Области 14 и 16 могут быть сформированы ионным легированием на глубине 1.45...1.5 μм (максимум концентрации акцепторов) и 2.45...2.5μм соответственно.
Фотоприемная ячейка с разделением цветов согласно настоящему изобретению работает следующим образом. Световой поток от элемента изображения определенной цветности, содержащий сочетание излучений в синем, зеленом и красном поддиапазонах оптического спектра, проецируется на поверхность фотоприемной ячейки. Область 3 с частью p-n-перехода 2 работает как обычный фотодиод и производит считывание изображения в синем и зеленом дипазонах длин волн. Поэтому ток через электроды 12 и 13 несет информацию о синей и зеленой составляющих. В области 3 часть излучения, соответствующая ультрафиолетовому поддиапазону оптического спектра, полностью поглощается слоем 8 поликристаллического кремния с толщиной не менее 0,2 мкм. Остальные части излучения в световом потке, соответствующие упомянутым поддиапазонам спектра, поглощаются в подложке 1 с образованием электронно-дырочных пар. При этом зеленая часть спектра генерирует электронно-дырочные пары в области подложки толщиной (до 1,5-2) мкм. Наиболее глубоко в подложку (до 7) мкм проникает красная и инфракрасная составляющие излучения и, соответственно, эти составляющие генерируют электронно-дырочные пары в более протяженном слое. Определение в световом потоке долей излучений, соответствующих зеленому и красному поддиапазонам оптического спектра, производится путем определения количества генерированных ими электронно-дырочных пар. Для этой цели в приповерхностном слое подложки создан p-n- переход 2 и создан p-n-переход 6, образованный приповерхностным инверсионным слоем 7, который образуется под упомянутым слоем поликристаллического кремния 8 при приложении к нему напряжения положительной полярности. Электрические поля в этих переходах разделяют электроны и дырки. В результате разделения носителей заряда формируются токи, через омические контакты 10, 12 и 13, величины которых пропорциональны количеству генерированных электронно-дырочных пар и, следовательно, зависят от интенсивности долей излучений, соответствующих синему и зеленому поддиапазонам оптического спектра.
В ток, соответствующий красной составляющей от светового потока, падающего на поверхность подложки, вносит вклад и инфракрасная составляющая. Это приводит к ошибкам распознавания спектрального состава потока в известных фотоячейках. Кроме того, независимо от светового потока, падающего на поверхность подложки, в глубине подложки генерируются электронно-дырочные пары, обусловленные шумами. Эти носители заряда в известных фотоприемных ячейках могут достигать p-n-переходов и вносить определенный вклад в токи, по величинам которых определяются доли излучений в падающем световом потоке, соответствующие синему, зеленому и красному поддиапазонам оптического спектра. Таким образом, возникают ошибки цветоразделения в известных ячейках-аналогах и прототипе. В фотоприемной ячейке с разделением цветов согласно настоящему изобретению дополнительная область 16 одинакового с подложкой типа проводимости, формирующая потенциальный барьер, блокирует продвижение неосновных носителей заряда, генерированных в области подложки, расположенной глубже барьера, к p-n-переходам. Дополнительная область 16, например, может быть расположена на глубине, равной 2,45 мкм. В результате в значительной мере ослабляется влияние шумов на результаты цветоразделения. Блокирование носителей заряда, генерированных в областях подложки, расположенных вокруг ячейки, осуществляется посредством диэлектрической изоляции 5. Эта конструктивная деталь вносит дополнительный вклад в эффективность цветоразделения.
Область 14 препятствует проникновению электронов, генерированных красной составляющей спектра, к переходу 2.
Область 15 представляет собой потенциальную яму для электронов, генерированных красной составляющей спектра. Посредством области 4 производится подведение тока, обусловленного упомянутыми электронами, к контакту 17, через который осуществляется его считывание.
Односекционная фотоприемная ячейка с разделением цветов согласно настоящему изобретению может быть изготовлена по широкоизвестной технологии CMOS типа (4) и найти широкое прменение при создании СБИС матричных фотоприемников, например, для видеокамер и цифровой фотографии.
ЛИТЕРАТУРА
1. USA Patent №5,668,596 September, 1997.
2. USA Patent №5,965,875 October, 1999.
3. High Speed CMOS Logic Data Book. Texas Instruments Ltd, 1991.
4. LVT Low Voltage Technology. Texas Instruments Ltd, 1992.
Claims (1)
- Односекционная фотоячейка с разделением цветов, содержащая в кремниевой подложке первый и второй p-n-переходы, удаленные на различные расстояния от поверхности, покрытой слоем двуокиси кремния, отличающаяся тем, что первый p-n-переход расположен в первой отдельной области подложки, изолированной диэлектриком, второй p-n-переход расположен в приповерхностной части второй изолированной области и образован инверсионным слоем, который индуцируется при наличии положительного потенциала на слое поликристаллического кремния, расположенном на слое двуокиси кремния над ним, под первым p-n-переходом расположена первая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, под которой расположена первая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости, к которой примыкает изолированная диэлектриком вторая дополнительная область противоположного подложке типа проводимости с дополнительным омическим контактом, а под упомянутыми областями противоположного подложке типа проводимости расположена вторая дополнительная область одинакового с подложкой типа проводимости, образующая потенциальный барьер для носителей заряда, генерированных в подложке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123618/28A RU2309485C2 (ru) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | Односекционная фотоячейка с разделением цветов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123618/28A RU2309485C2 (ru) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | Односекционная фотоячейка с разделением цветов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2309485C2 true RU2309485C2 (ru) | 2007-10-27 |
Family
ID=38955926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003123618/28A RU2309485C2 (ru) | 2003-07-30 | 2003-07-30 | Односекционная фотоячейка с разделением цветов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2309485C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444150C1 (ru) * | 2008-04-01 | 2012-02-27 | Кэнон Кабусики Кайся | Твердотельный датчик изображения с уменьшенными расплывчатостью изображения и смешиванием цветов |
RU2489771C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2013-08-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Твердотельный датчик изображения, способ его изготовления и камера |
-
2003
- 2003-07-30 RU RU2003123618/28A patent/RU2309485C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444150C1 (ru) * | 2008-04-01 | 2012-02-27 | Кэнон Кабусики Кайся | Твердотельный датчик изображения с уменьшенными расплывчатостью изображения и смешиванием цветов |
RU2489771C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2013-08-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Твердотельный датчик изображения, способ его изготовления и камера |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7531857B2 (en) | Image sensor with buried barrier layer having different thickness according to wavelength of light and method of forming the same | |
US5430321A (en) | Photodiode structure | |
JP5165588B2 (ja) | 可視光を検出するために最適化された半導体放射線検出器 | |
US10770505B2 (en) | Per-pixel performance improvement for combined visible and ultraviolet image sensor arrays | |
KR20200040131A (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 | |
TWI740958B (zh) | 用於前照式紅外線影像感測器的光電閘及其製造方法 | |
KR19980032373A (ko) | 광다이오드 및, 광다이오드를 반도체 기판에 형성하는 방법 | |
KR20090060275A (ko) | 수광 장치 및 수광 장치의 제조 방법 | |
TW201324754A (zh) | 背側照射型互補式金氧半導體影像感測器的製造方法 | |
CN107154414B (zh) | 背照式cmos图像传感器及其制作方法 | |
US7671392B2 (en) | Photoreceiver cell with color separation | |
KR20050109050A (ko) | 고체 촬상 장치 | |
TWI476911B (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
KR100296142B1 (ko) | 깊은 필드스탑층을 갖는 씨모스이미지센서 | |
RU2309485C2 (ru) | Односекционная фотоячейка с разделением цветов | |
KR101332080B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
RU2273916C2 (ru) | Фотоприемная ячейка с разделением цветов | |
JPS6126270B2 (ru) | ||
RU2309483C2 (ru) | Фотоячейка с разделением цветов | |
CN100442526C (zh) | 光接收装置及其制造方法和包括该装置的光电集成电路 | |
RU2291518C2 (ru) | Фотоприемная ячейка | |
KR100700267B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
RU2290722C2 (ru) | Фотоприемная ячейка | |
RU2297074C2 (ru) | Фотоприемная ячейка с разделением цветов | |
JP2020502805A (ja) | 積層された光検出器を有するマルチスペクトルセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110731 |