[发明专利]具有降低暗电流的隔离结构的图像传感器

说明书

本发明提出一种具有多种隔离结构的图像传感器，所述图像传感器的各感光器件之间及多个晶体管之间设置有不同形式的隔离结构，各感光器件及各晶体管之间可以采用离子注入方式隔离，STI或LOCOS隔离，或部分采用STI或LOCOS隔离的方式。基于上述多种隔离方式，还可以包括浅层注入隔离的第三隔离方式。本发明提出的隔离设计方案，能有效降低像素电路的暗电流，并可进一步提高电路的转换增益，提升图像传感器的性能。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种具有多种隔离设计结构，以降低像素电路暗电流，提升像素电路性能的图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器是通过将光学图像信号转换成电信号的半导体装置。通常的图像传感器像由感光器件及3或4个晶体管构成的3T或4T像素电路。感光器件一般为光电二极管，像素阵列中的多个光电二极管之间需要采用隔离结构，例如STI隔离(Shallow TrenchIsolation,浅沟槽隔离)或LOCOS隔离(Local Oxidation of Silicon，硅的局部氧化)，除了感光器件之间，像素电路的各晶体管之间，像素阵列的每个像素单元之间也应设置有隔离结构，以降低各器件或电路之间的信号串扰及漏电流等问题。

STI隔离容易在形成沟槽结构的蚀刻工艺期间的损伤而导致晶格位错造成缺陷产生较高的暗电流，以致出现不希望的固定噪声，同时像素电路中过大的暗电流会降低CMOS图像传感器的动态范围。

改善或减少图像传感器像素电路的暗电流，将感光器件的晶格缺陷区最小化，提高像素电路的转换增益，提升图像传感器像素电路的性能是本发明专利所要解决的技术问题。

发明内容

本发明目的提供一种具有降低暗电流的隔离结构的图像传感器，所述图像传感器包括包括位于半导体衬底上的多个像素单元构成的像素阵列，每个所述像素单元包括：

一个或多个感光器件，所述感光器件之间设置有第一隔离结构；所述多个感光器件可以为光电二极管，或其他多种形式的感光器件；

多个晶体管，所述多个晶体管之间分别设置有第二隔离结构；

所述图像传感器所设置的第一隔离结构和第二隔离结构可以相同，也可以不同；所述第一隔离结构和所述第二隔离结构不同时，所述第二隔离结构为STI隔离或部分STI隔离，或者所述第二隔离结构为LOCOS隔离或部分LOCOS隔离；

所述多个晶体管包括传输晶体管，复位晶体管，源极跟随晶体管，还可以包括行选择晶体管，以及转换增益控制晶体管；

所述图像传感器包括按行和列布局的多个像素单元，多个像素单元之间采用离子注入方式隔离，STI隔离或LOCOS隔离；

可选的，所述图像传感器的第一隔离结构和第二隔离结构都采用离子注入方式隔离；

可选的，所述图像传感器的第一隔离结构采用离子注入方式隔离，第二隔离结构采用STI隔离或者LOCOS隔离；

可选的，所述图像传感器的源极跟随晶体管与浮动扩散点之间采用STI隔离，所述图像传感器像素单元的多个感光器件之间及其他晶体管之间采用离子注入方式隔离；

可选的，所述图像传感器的源极跟随晶体管与浮动扩散点之间采用LOCOS隔离，所述图像传感器像素单元的多个感光器件之间及其他晶体管之间采用离子注入方式隔离；

可选的，所述图像传感器的多个感光器件之间及多个晶体管之间还包括第三隔离结构，所述第三隔离结构为浅层注入隔离，如P^-隔离方式；

可选的，所述图像传感器的多个感光器件与多个传输晶体管连接构成多个感光像素单元，多个感光像素单元可构成共享结构；如两个感光像素单元构成共享结构，或四个感光像素单元构成的共享结构；