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CN112530986A - 一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构 - Google Patents

一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构 Download PDF

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CN112530986A
CN112530986A CN202011413537.2A CN202011413537A CN112530986A CN 112530986 A CN112530986 A CN 112530986A CN 202011413537 A CN202011413537 A CN 202011413537A CN 112530986 A CN112530986 A CN 112530986A
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sensor pixel
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旷章曲
王菁
张帅
孙伟
刘志碧
陈杰
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Will Semiconductor Ltd
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Will Semiconductor Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/807—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的感光元件、浅槽隔离、浅槽隔离区的复合注入层、介质层、接触孔以及置于正面绝缘介质中的金属互连线。在相邻的感光器件之间的浅槽隔离区形成一层复合注入层，复合注入层包含高浓度低能量N型掺杂、低浓度高能量N型多步掺杂以及低浓度中能量P型多步掺杂，复合注入层形成有效的浓度梯度并通过接触孔连接到外部偏压或电源上，复合注入层通过外部偏压形成的电场并在此电场的驱动下，不仅消除了来自衬底串扰的电子，而且也吸收了在浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流。

Description

一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构
技术领域
本发明涉及一种图像传感器像素结构，尤其涉及一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构。
背景技术
图像传感器像素是目前常用的半导体器件,能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号，在各个行业都有广泛应用。
现有技术中，图像传感器像素结构如图1所示，包括硅基底101、浅槽隔离102、浅槽注入103和光电二极管104。
上述现有技术至少存在以下缺点：
单一的浅槽注入难以完全消除浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流，也无法消除来自衬底串扰的电子。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的多个感光元件，相邻的感光元件之间设有浅槽隔离202，所述浅槽隔离202区域设有复合注入层；
所述半导体基体的正面设有介质层206，所述介质层206中设有金属互连线，并在对应所述复合注入层的部位设有接触孔207。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，在相邻的感光器件之间的浅槽隔离区形成一层复合注入层，复合注入层形成有效的浓度梯度并通过接触孔连接到外部偏压或电源上，复合注入层通过外部偏压形成的电场并在此电场的驱动下，不仅消除了来自衬底串扰的电子，而且也吸收了在浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流。
附图说明
图1为现有技术中的图像传感器像素结构示意图。
图2为本发明实施例提供的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构示意图。
图中：
101:硅基底Silicon
102:浅槽隔离STI(shallow trench isolation).
103:浅槽注入FLD(Field imp)：B/10～30K/5E12～1E14.
104:光电二极管PD(photodiode).
201:硅基底Silicon
202:浅槽隔离STI(shallow trench isolation).
203:高浓度低能量N型掺杂：As(或P)/10～50KeV/1E15～5E15.
204:低浓度高能量N型多步掺杂:As(或P)/100～2000KeV/3E11～5E12.
205:低浓度中能量P型多步掺杂：B/100～1000KeV/3E11～5E12.
206:介质层
207:接触孔(连接正向偏压或电源)
208:光电二极管PD(photodiode)
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其较佳的具体实施方式如图2所示：
包括置于半导体基体中的多个感光元件，相邻的感光元件之间设有浅槽隔离202，所述浅槽隔离202区域设有复合注入层；
所述半导体基体的正面设有介质层206，所述介质层206中设有金属互连线，并在对应所述复合注入层的部位设有接触孔207。
所述复合注入层包含高浓度低能量N型掺杂203、低浓度高能量N型多步掺杂204以及低浓度中能量P型多步掺杂205，所述复合注入层形成有效的浓度梯度并通过所述接触孔207连接到外部偏压或电源上。
所述高浓度低能量N型掺杂203包括：As或P/10～50KeV/1E15～5E15；
所述低浓度高能量N型多步掺杂204包括:As或P/100～2000KeV/3E11～5E12；
所述低浓度中能量P型多步掺杂205包括：B/100～1000KeV/3E11～5E12。
所述半导体基体为硅基底201，所述感光元件为光电二极管208。
所述复合注入层通过外部偏压形成电场，并在此电场的驱动下，不仅消除了来自衬底串扰的电子，而且也吸收了在浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流。
本发明的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，在相邻的感光器件之间的浅槽隔离区形成一层复合注入层，所述复合注入层包含高浓度低能量N型掺杂、低浓度高能量N型多步掺杂以及低浓度中能量P型多步掺杂，所述复合注入层形成有效的浓度梯度并通过接触孔连接到外部偏压或电源上，所述复合注入层通过外部偏压形成的电场并在此电场的驱动下，不仅消除了来自衬底串扰的电子，而且也吸收了在浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其特征在于，包括置于半导体基体中的多个感光元件，相邻的感光元件之间设有浅槽隔离(202)，所述浅槽隔离(202)区域设有复合注入层；
所述半导体基体的正面设有介质层(206)，所述介质层(206)中设有金属互连线，并在对应所述复合注入层的部位设有接触孔(207)。
2.根据权利要求1所述的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其特征在于，所述复合注入层包含高浓度低能量N型掺杂(203)、低浓度高能量N型多步掺杂(204)以及低浓度中能量P型多步掺杂(205)，所述复合注入层形成有效的浓度梯度并通过所述接触孔(207)连接到外部偏压或电源上。
3.根据权利要求2所述的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其特征在于：
所述高浓度低能量N型掺杂(203)包括：As或P/10～50KeV/1E15～5E15；
所述低浓度高能量N型多步掺杂(204)包括:As或P/100～2000KeV/3E11～5E12；
所述低浓度中能量P型多步掺杂(205)包括：B/100～1000KeV/3E11～5E12。
4.根据权利要求3所述的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其特征在于，所述半导体基体为硅基底(201)，所述感光元件为光电二极管(208)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的减小暗电流和电学串扰的图像传感器像素结构，其特征在于，所述复合注入层通过外部偏压形成电场，并在此电场的驱动下，不仅消除了来自衬底串扰的电子，而且也吸收了在浅槽隔离与硅基界面所产生的暗电流。
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