[发明专利]图像传感器结构

说明书

本发明公开了一种图像传感器结构，包括：衬底，设于所述衬底上的浅槽隔离区，依次位于所述浅槽隔离区之间的光电二极管、传输晶体管和浮置扩散区，以及设于靠近所述光电二极管一侧的所述浅槽隔离区表面上的导电层；其中，在粒子照射下，所述导电层中产生负电荷，用于与所述浅槽隔离区的填充材料中产生的正电荷相互抵消，从而可避免靠近浅槽隔离区的硅衬底表面产生暗电流。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种图像传感器单元。

背景技术

图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。图像传感器单元类别主要有电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)器件。CMOS图像传感器和传统的CCD传感器相比，具有低功耗、低成本以及可与CMOS工艺相兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用，包括消费电子、汽车电子、监控、生物技术和医学等领域。

CMOS图像传感器包括由众多像素单元构成的像素阵列，像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。在现有技术中，最常见的4T(4Transistors)像素单元中通常包含由一个光电二极管(Photo Diode)、4个场效应晶体管和一个寄生的浮置扩散区存储节点电容组成的有源像素结构。其中，4个晶体管分别是复位(Reset，RX)晶体管、传输(TransitionGate，TX)晶体管、源跟随器(Source Follower，SF)以及行选择(Row Select，RS)晶体管。在这些器件中，光电二极管是感光单元，基于入射光产生电子，实现对光线的收集和光电转换；传输晶体管通过其栅极控制将光电二极管产生的电子转移到浮置扩散区存储节点，再通过后续读出电路将电子转换为电压信号读出。

对于CMOS图像传感器而言，暗电流是一个重要指标。暗电流的大小对噪声、动态范围有着显著的影响，从而直接关系到最终的图像质量。如果图像传感器芯片的暗电流的大小没有达到设计应用的要求，则会限制这颗芯片在高温、低光照下的成像质量。

暗电流的来源包括传输晶体管的栅氧化层与沟道、光电二极管的表面、衬底、浅槽隔离区的边界，等等。其中，浅槽隔离区是暗电流的主要来源之一。尤其对于一些特殊环境下应用的图像传感器而言，当其持续不断地受到空间粒子照射时，容易在目前常规的以二氧化硅材料为主的浅槽隔离区填充材料中产生正电荷。

请参阅图1，图1是现有的一种CMOS图像传感器像素单元的结构原理示意图，其包括了图像传感器单元的核心部分。如图1所示，在P型硅衬底101上的二氧化硅浅槽隔离区102之间为图像传感器的光电二极管103、浮置扩散区104以及传输晶体管105，光电二极管103和浮置扩散区104位于传输晶体管105的两侧。在受到特殊粒子照射后，二氧化硅浅槽隔离区102中产生的正电荷会引起靠近浅槽隔离区102的硅衬底101的区域106中电子的产生，从而造成暗电流的急剧上升，甚至超过光信号产生的电子，使得图像传感器失效。

一般地，可通过在靠近浅槽隔离区102的硅衬底表面增加一次P型杂质注入形成P+区，与光电二极管103的N型区形成更佳的PN结来隔离。但是，当粒子不断照射产生的正电荷量达到一定程度后，PN结有限的隔离能力无法避免抑制能力的失效。

因此，必须找到一种应对上述特殊空间环境应用的新技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种图像传感器结构，以减少受粒子照射影响引起的浅槽隔离区边缘产生的暗电流。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种图像传感器结构，包括：衬底，设于所述衬底上的浅槽隔离区，依次位于所述浅槽隔离区之间的光电二极管、传输晶体管和浮置扩散区，以及设于靠近所述光电二极管一侧的所述浅槽隔离区表面上的导电层；其中，在粒子照射下，所述导电层中产生负电荷，用于与所述浅槽隔离区的填充材料中产生的正电荷相互抵消。

进一步地，所述导电层至少覆盖靠近所述光电二极管一侧的所述浅槽隔离区的整个表面。