Detector de imágenes con diversos fotodiodos, cada uno con una primera región fabricada a partir de un primer tipo de material,

y una segunda región fabricada a partir de un segundo tipo de material. Los fotodiodos también tienen una región aislante entre la primera y segunda región. La disposición de los diodos guarda un orden determinado. En las regiones de esquina de esta matriz, las segundas regiones están desplazadas en relación con las regiones aislantes, para captar más fotones de la luz entrante

Detector de imágenes

Antecedentes de la invención

El objeto de la invención que se da a conocer se refiere en general al ámbito de los detectores semiconductores de imágenes.

Los equipos fotográficos como cámaras digitales y videocámaras digitales pueden incluir detectores electrónicos de imágenes que captan luz para procesarla y convertirla en imágenes fijas o de vídeo, respectivamente. Los detectores electrónicos de imágenes suelen contener millones de elementos captores de luz, como los fotodiodos. Los fotodiodos se disponen en una matriz bidimensional de pixeles.

La figura 1 muestra una sección transversal ampliada de pixeles en una matriz de pixeles, según el estado anterior de la técnica. Los pixeles incluyen primeras regiones 1 fabricadas en el primer tipo de material, normalmente tipo P, y segundas regiones 2 fabricadas en el segundo tipo de material, normalmente tipo N. Las regiones 1 y 2 forman uniones PN de fotodiodos. Las uniones PN están polarizadas en sentido inverso para formar regiones de deplexión entre las líneas de trazos 3 y 4. Los fotones de luz entrante 5 se absorben para crear pares electrón-hueco 6. Los electrones se mueven para crear una corriente eléctrica. Finalmente se detecta la corriente y se procesa para reproducir la imagen detectada por el captador de imagen.

La luz con longitudes de onda relativamente largas penetra en los diodos a gran profundidad. Por consiguiente, se forman electrones en los bordes exteriores de las regiones de deplexión. Estas pueden crecer y fusionarse de hecho en la región 7. La fusión de las regiones de deplexión acopla electrónicamente los fotodiodos contiguos a la manera de una capacitancia. Un cambio en la tensión de un fotodiodo que recibe luz puede hacer variar la tensión de un fotodiodo contiguo que no recibe luz, lo que hará que este fotodiodo detecte la luz con inexactitud. Sería conveniente disponer de estructuras de pixeles que pudieran minimizar los efectos del crecimiento lateral de la región de deplexión en las regiones de deplexión contiguas.

Breve resumen de la invención

Detector de imágenes con una matriz de fotodiodos, cada uno con una primera región fabricada a partir de un primer tipo de material y una segunda región fabricada a partir de un segundo tipo de material, con una región aislante entre la primera y la segunda región. La segunda región está desplazada en relación con la región aislante en una región de esquina de la matriz de fotodiodos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración de un detector de imágenes según el estado anterior de la técnica;

La figura 2 es un esquema de un detector de imágenes;

La figura 3 es una ilustración de una serie de fotodiodos del detector de imágenes;

La figura 4 es una ilustración de varios fotodiodos en una región de esquina de una matriz de pixeles del detector de imágenes;

La figura 5 es una ilustración de fotodiodos en la región de esquina, con regiones barrera desplazadas;

La figura 6 es una ilustración de fotodiodos en la región de esquina, con regiones N de desplazamiento.

Descripción detallada

Se revela un detector de imágenes con una serie de fotodiodos que tienen cada uno una primera región fabricada a partir de un primer tipo de material y una segunda región fabricada a partir de un segundo tipo de material. Los fotodiodos también tienen una región aislante entre la primera y segunda región. Los fotodiodos están dispuestos en forma de matriz. En las regiones de esquina de la matriz, las segundas regiones quedan desplazadas en relación con las regiones aislantes, a fin de captar más fotones de luz entrante.

A continuación se remite más específicamente a los dibujos mediante números de referencia: la figura 2 muestra un detector de imágenes 10. El detector de imágenes 10 incluye una matriz de fotodiodos 12 que contiene una serie de fotodiodos individuales 14. Los fotodiodos 14 se disponen normalmente en una matriz bidimensional de filas y columnas. La matriz 12 tiene un área central 16 y áreas de esquina 18.

Habitualmente la matriz de fotodiodos 12 está conectada a un circuito lector de luz 20 mediante una serie de trazas conductoras 22. La matriz 12 está conectada a un decodificador de filas 24 mediante trazas conductoras 26. El decodificador de filas 24 puede seleccionar una fila individual de la matriz 12. El lector de luz 20 puede leer columnas diferenciadas específicas en la fila seleccionada. El conjunto de decodificador de filas 24 y lector de luz 20 permite leer un fotodiodo individual 14 en la matriz 12. Los datos leídos en los fotodiodos 14 pueden ser procesados por otros circuitos, como un procesador (que no aparece), para generar una representación visual.

El detector de imágenes 10 y los otros sistemas de circuitos pueden configurarse, estructurarse y manejarse de la misma o parecida forma a los correspondientes detectores de imágenes y sistemas de detector de imágenes revelados en la U.S. Pat. N° 6.795.117 expedida para Tay, que se incorpora a la presente mediante referencia.

La Figura 3 muestra una serie de fotodiodos 50. Cada fotodiodo 50 incluye una primera región 52 fabricada a partir de un primer tipo de material y una segunda región 54 fabricada a partir de un segundo tipo de material. A modo de ejemplo, el primer material puede ser un material tipo P medianamente dopado y las segundas regiones 52 pueden ser de material tipo N ligeramente dopado. Las regiones 50 y 52 se forman sobre un sustrato 56. El sustrato 56 puede realizarse en un material tipo P ligeramente dopado.

Cada fotodiodo 50 puede tener además una puerta 58 y un terminal surtidor o drenador 60 formado junto a la primera región 52. La puerta 58 puede estar fabricada a partir de un material de polisilicio tipo N fuertemente dopado. El terminal surtidor/drenador 60 puede fabricarse a partir de un material fuertemente dopado tipo N. Los terminales surtidores/drenadores tipo N 60 pueden separarse de las segundas regiones tipo N 54 mediante regiones aislantes 62.

Junto a la primera región 52 hay una región barrera 64. La región barrera 64 puede fabricarse a partir de material tipo P medianamente dopado. Los fotodiodos 50 están polarizados en sentido inverso para crear regiones de deplexión generalmente dentro de las líneas 66 y 68. La absorción de luz y la formación de pares electrón-hueco 70 a longitudes de onda de luz relativamente largas ocurrirá en la parte inferior de las regiones de deplexión. Por ejemplo, la luz con longitud de onda superior a 650 nanómetros tiende a ser absorbida en la parte inferior de las regiones de deplexión.

Las regiones barrera 64 inhiben el crecimiento lateral de las regiones de deplexión en las direcciones horizontales, según representan las líneas de trazos 72. Esto evita que las regiones de deplexión se fusionen y produzcan fluctuaciones erráticas de tensión en los fotodiodos contiguos. Como se muestra en la Fig. 3, las regiones barrera 64 pueden extenderse a la misma profundidad que las segundas regiones 52. Por ejemplo, las regiones barrera pueden tener una profundidad de entre 2-4 μm.

Como se muestra en la Fig. 4, los rayos de luz penetran en los fotodiodos con un cierto ángulo en relación con los pixeles ubicados en las áreas de esquina 18 de la matriz de pixeles. El ángulo puede ser de hasta 30 grados. La luz incidente puede ser absorbida por el material y formar pares electrón-hueco 70 fuera de la segunda región y muy cerca de un fotodiodo contiguo. Los electrones libres pueden migrar al fotodiodo contiguo, haciendo que la fotodetección sea inexacta.

La figura 5 es una realización en la que las regiones barrera 64 están desplazadas en relación con las primeras regiones 52. Las regiones barrera 64 desplazadas crean un camino más largo hacia un fotodiodo contiguo desde el punto en el que la luz incidente es absorbida por el material. El desplazamiento puede variar desde el centro de la matriz de pixeles, en donde la luz penetra perpendicularmente en los fotodiodos, hasta los pixeles exteriores de la matriz, en que la luz penetra con un ángulo significativo. El desplazamiento puede ser cada vez mayor si se parte desde el centro de la matriz de pixeles y se avanza hasta las regiones exteriores de la matriz....

1. Detector de imágenes que comprende una matriz de píxeles, que comprende:

un sustrato construido a partir de un material tipo P ligeramente dopado;

una pluralidad de regiones aislantes en el sustrato;

una pluralidad de primeras regiones en el sustrato, las primeras regiones estando construidas a partir de un material tipo P medianamente dopado;

una pluralidad de segundas regiones de tipo N en el sustrato, las segundas regiones estando construidas a partir de un material tipo N ligeramente dopado, y cada una de las segundas regiones estando destinadas a ser penetradas por una luz; y

una pluralidad de regiones barrera en el sustrato, dichas regiones barrera estando construidas a partir de un material tipo P medianamente dopado, cada una de las regiones barrera siendo contigua a una de las segundas regiones y estando situada por debajo de una de las primeras regiones y por debajo de una de las regiones aislantes, de modo que dicha una de las segundas regiones ocupa una posición con respecto a dicha una de las regiones aislantes que varía entre un punto central de la matriz de píxeles y los píxeles de la periferia de la matriz de píxeles.

2. Detector de imágenes según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una posición de cada una de las regiones barrera varía entre el centro de la matriz de píxeles y los píxeles de la periferia de la matriz de píxeles.

3. Detector de imágenes según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que cada una de las regiones barrera tiene una región neutral que previene una fusión entre una región de deplexión que se extiende desde dicha una de las segundas regiones y otra región de deplexión que se extiende desde una de las segundas regiones contigua.

4. Detector de imágenes según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que comprende además un terminal surtidor/drenador construido a partir de un material tipo N fuertemente dopado en cada una de las primeras regiones.

5. Detector de imágenes según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que las segundas regiones tienen una profundidad mayor que las primeras regiones y las regiones aislantes.

6. Procedimiento para formar un detector de imágenes que comprende una matriz de píxeles, que comprende las etapas de:

proveer un sustrato construido a partir de un material tipo P ligeramente dopado;

formar una pluralidad de regiones aislantes en el sustrato;

formar una pluralidad de primeras regiones en el sustrato, las primeras regiones construidas a partir de un material tipo P medianamente dopado;

formar una pluralidad de segundas regiones en el sustrato, las segundas regiones construidas a partir de un material tipo N ligeramente dopado, cada una de las segundas regiones destinadas a ser penetradas por una luz; y

formar una pluralidad de regiones barrera en el sustrato, las regiones barrera construidas a partir de un material tipo P medianamente dopado, cada una de las regiones barrera siendo contigua a una de las segundas regiones y estando situada por debajo de una de las primeras regiones y por debajo de una de las regiones aislantes, de modo que dicha una de las segundas regiones ocupa una posición con respecto a dicha una de las regiones aislantes que varía entre un punto central de la matriz de píxeles y los píxeles de la periferia de la matriz de píxeles.

7. Procedimiento para formar un detector de imágenes según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que cada una de las regiones barrera varía entre el centro de la matriz de píxeles y los píxeles de la periferia de la matriz de píxeles.

8. Procedimiento para formar un detector de imágenes según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que cada una de las regiones barrera tiene una región neutral que previene una fusión entre una región de deplexión que se extiende desde dicha una de las segundas regiones y otra región de deplexión que se extiende desde una de las segundas regiones contigua.

9. Procedimiento para formar un detector de imágenes según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que comprende además la etapa de:

formar un terminal surtidor/drenador construido a partir de un material tipo N fuertemente dopado en cada una de las primeras regiones.

10. Procedimiento para formar un detector de imágenes según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que las segundas regiones tienen una profundidad mayor que las primeras regiones y que las regiones aislantes.