利用非对称转换电晶体之主动像素晶胞

摘要

本发明揭露一种简单方法，用以降低互补式金氧半导体影像感测器浮动扩散节点(floating diffusion node)之电容，并且进而提升影像感测器的灵敏度。本发明提出之侦测截面通道宽度异于光电转换元件通道宽度之元件配置(device layout)，在降低寄生电容(parasitic capacitances)(例如转移闸和浮动节点之间的电容)的同时，相较于传统制作之构造(fabrication)，无须配置额外的元件。

主权项

1.一种固态影像装置,包含: 一具有第一传导型态之半导体基板; 一元件隔离区,建构于上述半导体基板之上,用以 定义主动区域; 一光电二极体转换元件,配置于上述元件隔离区所 环绕的元件区域; 一第二传导型态之侦测区,配置于上述元件区域, 该侦测区系被该元件隔离区所围绕;以及 一位于上述元件区域的转换闸,该转换闸系位于该 光电二极体转换元件与该侦测区之间,用以将上述 光电转换元件所产生的电荷移转到上述侦测区,其 中上述侦测区的通道宽度和上述光电转换元件的 通道宽度不同。 2.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 侦测区的通道宽度小于上述光电转换元件的通道 宽度。 3.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 侦测区的通道宽度大于上述光电转换元件的通道 宽度。 4.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 侦测区具有任意的几何形状。 5.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 侦测区对于上述穿过光电区长之通行参考线系为 非对称的,且于上述光电区上是对称的。 6.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 侦测区于上述光电区长之通行参考线是系为非对 称的,且将上述光电区等分。 7.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 转换闸涵盖一区域,于该区域中,上述侦测区的通 道宽度和上述光电区的通道宽度不同。 8.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 元件隔离区为浅沟槽隔离(STI)。 9.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上述 元件隔离区为区域性氧化隔离(Locos)。 10.如申请专利范围1所述之固态影像装置,其中上 述光电元件为光电二极体。 11.一互补式金氧半导体影像感测器,包含: 一具有第一传导型态之半导体基板; 一元件隔离区,建构于上述半导体基板之上,用以 定义主动区域; 一光电转换元件,配置于上述元件隔离区所环绕的 元件区域; 一第二传导型态之杂质区侦测区,配置于上述主动 区域;以及 一位于上述元件区域的转换闸,用以将上述光电转 换元件所产生的电荷移转到上述侦测区,其中上述 侦测区的通道宽度和上述光电转换元件的通道宽 度不同。 12.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述侦测 区的通道宽度小于上述光电转换元件的通道宽度 。 13.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述侦测 区的通道宽度大于上述光电转换元件的通道宽度 。 14.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述侦测 区具有任意几何形状。 15.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述侦测 区于上述光电区长度之通行参考线上是非对称的, 且于上述光电区上是对称的。 16.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述侦测 区于上述光电区长度之通行参考线上是非对称的, 且将上述光电区等分。 17.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述转换 闸涵盖一区域,于该区域中,上述侦测区的通道宽 度和上述光电区的通道宽度不同。 18.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述元件 隔离区为浅沟槽隔离。 19.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述元件 隔离区为区域性氧化隔离。 20.如申请专利范围11所述之感测器,其中上述光电 元件为光电二极体。 21.利用半导体基板产生之主动式像素,包含: 一隔离区,建构于半导体基板之上,用以定义主动 区域; 一光电元件,建构于上述主动区域; 一输出节点,建构于上述主动区域;以及 一转换闸,建构于上述输出节点和上述光电元件之 间,其中上述输出节点的通道宽度异于上述光电元 件的通道宽度。 22.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 输出节点的通道宽度小于光电转换元件的通道宽 度。 23.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 输出节点的通道宽度大于光电转换元件的通道宽 度。 24.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 输出节点具有任意的几何形状。 25.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 输出节点于上述光电区长之通行参考线上是非对 称的,且于上述光电区上是对称的。 26.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 输出节点于上述光电区长之通行参考线上是非对 称的,且将上述光电区等分。 27.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 转换闸涵盖一区域,于该区域中,上述输出节点的 通道宽度和上述光电区的通道宽度不同。 28.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 元件隔离区为浅沟槽隔离。 29.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 元件隔离区为区域性氧化隔离。 30.如申请专利范围21所述之主动式像素,其中上述 光电元件为光电二极体。 图式简单说明: 第一图系先前技术所采用的像素元件配置和其搭 配电路之示意图。 第二图系进一步详细描述先前技术所采用之像素 元件配置示意图。 第三图系依照本发明之一具体实施例,所描绘的像 素元件配置示意图。 第四图系依照本发明之另一具体实施例,所描绘的 像素元件配置示意图。 第五图系像素之元件配置示意图,元件隔离区并无 重叠,定义浮置扩散区域和转换闸长度方向上的转 换闸。 第六A和六B图系浮置扩散节点宽度函数转换后,讯 号转换增益以及像素电压变化的模拟结果。 第七A和七B图为第三图元件的两种可能的元件横 断面示意图。 第八图系依照本发明实施例之另一种像素元件配 置示意图。