[发明专利]图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的领域，更具体地，涉及一种能够防止暗电流产生的图像传感器。

背景技术

图像传感器是构成数字摄像头的重要组成部分，是一种将光学图像转换成电学信号的设备，它被广泛地应用在数码相机、移动终端、便携式电子装置和其他电子光学设备中。图像传感器可分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal Semiconductor，互补型金属氧化物半导体元件）图像传感器两大类。

CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪、以及工业领域等。而CMOS图像传感器由于其高度集成化、低功率损耗和局部像素可编程随即读取等优点，可适用于数码相机、PC摄像机、移动通信产品等领域。

CCD图像传感器和CMOS图像传感器都是采用光电二极管（Photodiode or Photodetector）收集入射光，并将其转换为能够进行图像处理的电荷。但是采用光电二极管的图像传感器，在没有入射光时可能仍会产生不期望的输出电流，该不期望的输出电流被公知为“暗电流”，暗电流是在无外界光照的条件下，光电二极管PN结由载流子的热激发产生的电流，其主要由光电二极管中收集的电荷的扩散产生或者器件表面和内部的缺陷以及有害的杂质引起。来自光电二极管的暗电流可能作为被处理图像中的噪声出现，从而减低画面质量，而过量的暗电流可能导致图像劣化。

因此，在图像传感器的制造中，将光电二极管中的暗电流减到最小是重要的。为了减少暗电流，通常会在形成光电二极管的衬底表面掺杂离子以形成钉扎（pinning）层，该钉扎层通常与衬底接触以使得其具有相同电势，当光电二极管完全耗尽时，光电二极管的电势被钉扎在恒定值，并且表面的缺陷被钉扎层包围，从而减少暗电流。然而，由于传统图像传感器中的光电二极管的钉扎层具有不稳定电位，不能实现稳定的钉扎，表面的缺陷产生的噪声电荷由于扩散作用，仍然有一部分会流入光电二极管中形成暗电流。因此，希望提供一种能够有效防止暗电流产生的图像传感器。

此外，光生载流子被表面的缺陷俘获和释放的过程会引起表面电势的变化，从而产生噪声。因此，希望提供一种能有效防止缺陷的影响、减小暗电流的图像传感器结构。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够有效防止暗电流产生的图像传感器。

为了实现上述目的，本发明提供一种图像传感器，该图像传感器包括:

光电二极管，其通过在第一导电类型半导体衬底内形成第二导电类型区域，从而形成光电二极管，其中，所述第二导电类型区域作为光生载流子收集区；

第一导电类型隔离层，其形成于所述第一导电类型半导体衬底的内部，位于所述光电二极管区域的上部；

第一掺杂区域，其具有第二导电类型，形成于所述第一导电类型半导体衬底的内部、接触位于第一导电类型隔离层上部；

第二重掺杂区域，其具有第二导电类型，形成于所述第一导电类型半导体衬底的内部、接触位于第一掺杂区域的侧部；

第一电极部，其形成于所述第一导电类型半导体衬底的表面,并接触于所述第二重掺杂区域；

传输管的栅极区域，其形成于所述第一导电类型半导体衬底的上表面；

浮置扩散区域，其具有第二导电类型重掺杂，其接触于所述栅极区域形成于所述第一导电类型半导体衬底内部;

提供第一电压于所述第一电极部，使得与其电连接的第一掺杂区域和第一导电类型隔离层之间产生电势差，使得由于半导体衬底表面的缺陷产生的第二导电类型的载流子经第一电极部导出，防止暗电流的产生。

优选地，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型，所述第二导电类型区域为N型区域并且收集的光生载流子是电子，所述第一电压为正电压，致使N型的第一掺杂区域为高电势，P型隔离层为低电势，N型的光生载流子收集区是高电势；半导体衬底表面缺陷产生的噪声电子被第一电极部的高电压导出，进而防止暗电流的产生；

优选地，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，所述第二导电类型区域为P型区域并且收集的光生载流子是空穴，所述第一电压为负电压，致使P型第一掺杂区域为低电势，N型的隔离层为高电势，P型光生载流子收集区是低电势；半导体衬底表面缺陷产生的噪声空穴被第一电极部的低电压导出，防止暗电流的产生。