[其他]对模糊现象不敏感的图象传感器及其制造方法

说明书

图象传感器由一具有很多连接表面沟道的半导体衬底组成，沟道区由连接表面的沟道隔离区相互分开，而且进一步和相对表面平行延伸的半导体区相接。沟道区的掺杂浓度超过半导体区的掺杂浓度，而半导体区本身的掺杂浓度超过半导体衬底的掺杂浓度，半导体区的厚度在沟道区中心处有一个最小值。在这样的图象传感器中，在垂直表面的方向上可以实现电势变化，从而可强烈抑制“模糊”现象的产生。本发明也涉及这个图象传感器的制造方法。

本发明涉及一个图象传感器，该传感器组成如下;由第一种导电类型材料构成半导体衬底，衬底上有很多由第一种导电类型材料构成的连接表面的沟道区域;这些沟道区与呈现在表面上的电极系统成直角;工作时，在上述沟道区域中收集和传输电荷;第一种导电类型材料构成的沟道，被由第二种导电类型材料构成的连接表面的沟道隔离区相互分开，并且进一步与第二种导电类型材料构成的，基本上与表面平行延伸的半导体区相连接。

本发明进一步涉及该图象传感器的制造办法。

上述的图象传感器，在工作时，把电压加到各电极上，结果在沟道中形成由势垒相互分开的势井图型。在一集聚时间中，由入射辐射产生于半导体材料内的电荷被收集在势井中，于是形成一个与入射图象相对应的电荷图象。在集聚时间后，加时钟电压到各电极，结果通过沟道区传输所收到的电荷群，并将这些电荷群，转送到存贮器。这样的方法，就是所谓的帧或场的转送方法（frame or field transfer method），然后，在电视输入信号的下一个集聚周期中，对电荷进一步处理。

由于基本上平行表面延伸的半导体区的存在，在电极之间加适当的电压，半导体区和衬底将会导致在表面和衬底之间的势垒变化，这种变化，在半导体区显示出一个电势位垒。这样从表面上看，在半导体材料中的势垒上面产生的电荷，将导致电荷图象的形成，而在势垒下面产生的电荷，将不会影响电荷图象的形成。由于长波辐射比短波辐射能更深地穿透半导体材料。势垒的位置决定了图象传感器的光谱灵敏度。

在英国专利申请第2054961号开头的段落中，公开了一种图象传感器，器件中的半导体区和沟道区的掺杂浓度不超过衬底的浓度。结果，在沟道区收集的电荷可影响表面和半导体衬底之间的电势变化，其方式为：在半导体区域中，最初出现的势垒，当超过给定的电荷值时，便在集聚周期中消失掉。在集聚周期内，由于强烈的局部辐射，在局部产生的电荷量将超过所说给定电荷量，超过的电荷，能流过半导体衬底。这样能防止集聚时间内，过剩的电荷可能遍布于沟道区出现的许多相连势井上。这种现象常常被称为“模糊现象”，它能引起电视图象中的特殊干扰线，这种模糊现象是由图象传感器获得的信号形成的。

已知的图象传感器，是由半导体衬底及衬底表面上安排的两个半导体层组成的。其中靠上面的半导体层是由沟道区组成，该沟道区的掺杂浓度不超过半导体衬底的浓度。这样的结构通过在半导体材料中扩散杂质是不能获得的。若是在某种导电类型的半色体内扩散杂质，只能形成另一种导电类型的半导体区，其掺杂浓度大于前种导电类型的半导体内的杂质浓度。为了获得已知的图象传感器。必须在半导体衬底上，用外延的方法，首先生长第二种导电类型的半导体层，然后生长第一种导电类型的半导体材料。在这种层状结构里，通过在两层中扩散杂质的方法形成的沟道隔离区，延伸到这两层中较低的一层上。

已知的图象传感器的另一个缺点是：沟道区有一个宽度，这个宽度是在制造沟道隔离区时决定的。这些沟道区域将有一个最小宽度，其尺寸等于扩散所需容器的最小尺寸，加上横向扩散两边的距离。在已知的图象传感器中，这个距离要比形成沟道区的层厚大。从相邻沟道区之间要求的中心距离开始，将要求的中心距离减去所需的扩散窗口宽度和大大超过两倍沟道厚度的值后得到沟道区的宽度。实际上，例如，要求的中心距离是10μm窗口宽度是4μm，沟道区的厚度是1μm，沟道区的宽度仅仅是大约3μm。

因此已知的图象传感器，只能有比较狭的沟道区和比较宽的沟道隔离区。这是一个不理想的情况，因为这样不仅每单位面积能够收集和传输的电荷数量比较小，而且图象传感器因为这样不仅每单位面积能够收集和传输的电荷数量比较小，而且图象传感器因而只有一个比较低的灵敏度。在沟道区产生的电荷，能流到半导体衬底，并对图象的形成无任帮助。