DE19724392A1

DE19724392A1 - Aktive Pixelsensorzelle

Info

Publication number: DE19724392A1
Application number: DE19724392A
Authority: DE
Inventors: Richard Billings Merrill
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: Foveon Inc
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1997-12-11
Also published as: KR980006492A; KR100261334B1

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Pixelsensorzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ladungsgekoppelte Komponenten (CCDs) sind bisher gewöhnlich die Hauptstütze von bildgebenden Schaltungen, um ein Pixel von Lichtenergie in ein elektrisches Signal umzusetzen, das die Intensität der Lichtenergie repräsentiert. Im allgemeinen verwenden CCDs ein Photo gate, um die Lichtenergie in eine elektrische Ladung umzusetzen, und ei ne Reihe von Elektroden, um die an dem Photogate gesammelte Ladung zu einem Ausgangsleseknoten zu transferieren.

Obwohl CCDs viele Vorteile, wie hohe Empfindlichkeit und hohen Füllfaktor haben, ist neben einer begrenzten Leserate und Beschränkungen des Dynamikbereichs die Schwierigkeit, CCDs mit auf CMOS basierenden Mi kroprozessoren zu integrieren, nachteilig.

Um diese Nachteile bei auf CCD basierenden bildgebenden Schal tungen zu überwinden, sind bildgebende Schaltungen mit aktiven Pixelsen sorzellen bekannt, um ein Lichtenergiepixel in ein elektrisches Signal umzusetzen. Mit aktiven Pixelsensorzellen kann eine Photodiode mit einer Anzahl von aktiven Transistoren kombiniert werden, die zusätzlich zur Bildung eines elektrischen Signals Verstärkung, Lesesteuerung und Rück setzsteuerung ermöglichen.

Eine bekannte Pixelsensorzelle enthält eine Photodiode, einen Rücksetztransistor, dessen Source mit der Photodiode verbunden ist, einen Lesetransistors, dessen Gate mit der Photodiode verbunden ist, und einen Wähltransistor, dessen Drain in Serie mit der Source des Le setransistors liegt. Eine solche Pixelsensorzelle hat drei Be triebsphasen. Eine erste ist ein Rücksetzschritt, bei dem die Pixel sensorzelle bezüglich des vorhergehenden Integrationszyklus zurückge setzt wird, eine zweite Phase ist ein Bildintegrationsschritt, bei dem Lichtenergie gesammelt und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und die dritte Phase ist ein Leseschritt, bei dem das Signal aus gelesen wird. Während des Rücksetzschrittes wird das Gate des Rücksetz transistors kurz mit einem Rücksetzspannungsimpuls (5 V) beaufschlagt, wodurch die Photodiode auf eine Anfangsintegrationsspannung gebracht wird, die gleich V_R-V_T14 ist, worin V_R die Rücksetzspannung und V_T14 die Schwellenspannung des Rücksetztransistors ist. Während der Inte gration trifft Lichtenergie in Form von Photonen auf die Photodiode, wo durch eine Anzahl von Elektronen-Loch-Paaren erzeugt wird. Die Photodio de ist so ausgelegt, daß die Rekombination zwischen den neugebildeten Elektron-Loch-Paaren begrenzt wird. Demgemäß werden die photonenerzeug ten Löcher von dem Masseanschluß der Photodiode angezogen, während die photonenerzeugten Elektronen von dem positiven Anschluß der Photodiode angezogen werden, wobei jedes zusätzliches Elektron die Spannung auf der Photodiode verringert. Am Ende der Integrationsperiode ist die ab schließende Spannung der Photodiode gleich V_R-V_T14-V_S worin V_S die Spannungsänderung der absorbierten Photonen repräsentiert. Demgemäß kann die Anzahl von Photonen, die von der Photodiode während der Bil dintegrationsperiode absorbiert wurden, bestimmt werden, indem man die Spannung am Ende der Integrationsperiode von der Spannung zu Beginn der Integrationsperiode subtrahiert, wodurch man den Wert V_S erhält, d. h. ((V_R-V_T14)-(V_R-VT₁₄-V_S)).

Nach der Bildintegrationsperiode wird die aktive Pixelsensor zelle ausgelesen, indem man den Wähltransistor einschaltet, der bis dahin ausgeschaltet war. Wenn der Wähltransistor eingeschaltet wird, re duziert die verringerte Spannung auf der Photodiode die Spannung am Ga te des Lesetransistors, der seinerseits die Höhe des Stromes verrin gert, der durch den Lesetransistor und den Wähltransistor fließt. Der verringerte Strompegel wird mittels Stromdetektoren erfaßt.

Ein Problem bei aktiven Pixelsensorzellen ist jedoch ein be schränkter Dynamikbereich. Die fundamentale Grenze des Dynamikbereichs der Pixelsensorzelle ist durch thermisches kT/C-Rauschen zu etwa 13 bits gegeben. Gegenwärtig ist jedoch der Dynamikbereich von Pixelsensorzellen durch einen Verluststrom an den Silicium/Siliciumdioxid-Grenzflächen auf etwa 10 bits bei Raumtemperatur beschränkt. (1/f-Rauschen ist zur Zeit schlimmer als Verlustrauschen bei Raumtemperatur, kann jedoch gewöhnlich mit korrelierten Doppelabtasttechniken eliminiert werden.) Die Silicium/Siliciumdioxid-Grenzflächen umfassen z. B. Sub strat/Feldoxid-Grenzflächen, Substrat/Gateoxid-Grenzflächen und Sub strat/Schutzoxid-Grenzflächen (auf der Oberfläche eines unverdeckten Substratgebiets aufgewachsenes Oxid zum Schutz des Substrats). Obwohl jede dieser Grenzflächen zum gesamten Verluststrom beiträgt, ist das Problem an der Vogelschnabelregion der Substrat/Feldoxid-Grenzfläche am ausgeprägtesten, wo der Verlust etwa hundert mal größer ist als an den anderen Grenzflächen.

Der Verluststrom an den Silicium-Siliciumdioxid-Grenzflächen wird durch Gitterdefekte hervorgerufen, die während der Bildung der Oxi de entstehen. Diese Gitterdefekte bilden Mittelbandenergiezustände, die es Elektronen aus thermisch erzeugten Elektron-Loch-Paaren ermöglichen, leichter aus dem Valenzband ins Leitungsband überzugehen. Sobald sie sich im Leitungsband befinden, tragen diese Elektronen zu den gesamten photonenerzeugten Elektronen bei und fügen so einen Fehlerterm hinzu.

Zur Erhöhung des Dynamikbereichs einer aktiven Pixelsensorzel le bis hin zur fundamentalen Grenze der Zelle ist also eine aktive Pi xelsensorzelle erforderlich, die den mit den Silicium/Siliciumdioxid- Grenzflächen verbundenen Verluststrom wesentlich reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aktive Pixelsensorzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die den mit den Sili cium/Siliciumdioxid-Grenzflächen verbundenen Verluststrom reduziert und so den Dynamikbereich vergrößert.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einer derartigen Pixelsensorzelle wird der mit den Si licium/Siliciumdioxid-Grenzflächen verbundene Verluststrom dadurch redu ziert, daß Feldoxid aus der aktiven Pixelsensorzelle eliminiert wird und jede nicht stark dotierte Oberflächenregion während einer Integration in Inversion oder Akkumulation vorgespannt wird, so daß die Anzahl ther misch erzeugter Elektronen, die über Mittelbandzustände an den Silicium- Siliciumdioxid-Grenzflächen vom Valenzband ins Leitungsband übergehen können, wesentlich vermindert wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend von in den beigefügten Abbil dungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm mit einer aktiven Pi xelsensorzelle.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine erste Ebene einer ersten Aus führungsform einer aktiven Pixelsensorzelle.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2A-2A aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in Draufsicht eine zweite Ebene der ersten Aus führungsform.

Fig. 5A-5C zeigen Querschnitte entlang der Linien 4A-4A, 4B-4B bzw. 4C-4C.

Fig. 6 zeigt in Draufsicht eine dritte Ebene der ersten Aus führungsform.

Fig. 7A-7C zeigen Querschnitte entlang der Linien 6A-6A, 6B-6B bzw. 6C-6C aus fig. 6.

Fig. 8 zeigt in Draufsicht die Funktionsweise der ersten Aus führungsform.

Fig. 9A-9B zeigen Querschnitte entlang der Linien 8A-8A bzw. 8B-8B aus Fig. 8.

Fig. 10 zeigt in Draufsicht eine erste Ebene einer zweiten Ausführungsform einer aktiven Pixelsensorzelle.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 10A-10A aus Fig. 10.

Fig. 12 zeigt in Draufsicht eine zweite Ebene der zweiten Aus führungsform.

Fig. 13A-13C zeigen Querschnitte entlang der Linien 12A-12A, 12B-12B bzw. 12C-12C aus Fig. 12.

Fig. 14 zeigt in Draufsicht eine dritte Ebene der zweiten Aus führungsform.

Fig. 15A-15C zeigen Querschnitte entlang der Linien 14A-14A, 14B-14B bzw. 14C-14C aus Fig. 14.

Fig. 16 zeigt in Draufsicht die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform.

Fig. 17A-17B zeigen Querschnitte entlang der Linien 16A-16A bzw. 16B-16B aus Fig. 16.

Fig. 18 zeigt in Draufsicht eine erste Ebene einer dritten Ausführungsform aktiven Pixelsensorzelle.

Fig. 19 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 16A-16A aus Fig. 19.

Fig. 20 zeigt in Draufsicht eine zweite Ebene der dritten Aus führungsform.

Fig. 21A-21C zeigen Querschnitte entlang der Linien 20A-20A, 20B-20B bzw. 20C-20C aus Fig. 20.

Fig. 22 zeigt in Draufsicht eine dritte Ebene der dritten Aus führungsform.

Fig. 23A-23C zeigen Querschnitte entlang der Linien 22A-22A, 22B-22B bzw. 22C-22C aus Fig. 22.

Fig. 24 zeigt in Draufsicht eine alternative Anordnung der dritten Ausführungsform.

Fig. 25 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 24A-24A aus Fig. 24.

Fig. 26 zeigt in Draufsicht die Funktionsweise der dritten Ausführungsform.

Fig. 27A-27B zeigen Querschnitte entlang der Linien 26A-26A bzw. 26B-26B aus Fig. 26.

Gemäß Fig. 1 enthält eine aktive Pixelsensorzelle 10 eine Pho todiode 12, einen Rücksetztransistor 14, dessen Source mit der Photodio de verbunden ist, einen Lesetransistor 16, dessen Gate mit der Photodio de 12 verbunden ist, und einen Wähltransistor 18, dessen Drain mit der Source des Lesetransistors 16 in Serie liegt.

Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 wird die aktive Pixelsensorzelle 100 auf einem Substrat 110 gebildet, welches eine isolierende Region 112 enthält, die durch einen äußeren Wandabschnitt 120, der eine Vielzahl aktiver Regionen innerhalb des Substrats 110 einschließt, und einen her ausragenden Wandabschnitt 122, der sich vom äußeren Wandabschnitt 120 nach innen erstreckt, begrenzt wird.

Der herausragende Wandabschnitt 122 wiederum unterteilt die Vielzahl aktiver Regionen in eine erste aktive Region 130 auf einer Sei te des herausragenden Wandabschnitts 122 und in zweite, dritte und vier te aktive Regionen 132, 134 und 136 auf der gegenüberliegenden Seite des herausragenden Wandabschnitts 122. Die erste aktive Region 130 des Sub strats 110 ist zur Bildung einer n⁺-Photodiode 140 n-dotiert, während die zweite, dritte und vierte aktive Region 132, 134 und 136 zur Bildung von n⁺-Source bzw. Drainregion für die Transistoren der aktiven Pixel sensorzelle 100 n-dotiert sind.

Speziell dient gemäß Fig. 1 und Fig. 2 die aktive Region 132 als Source des Wähltransistors 18, die aktive Region 134 als Source des Lesetransistors 16 und als Drain des Wähltransistors 18, und die aktive Region 136 als Drain des Rücksetztransistors 14 und des Lesetransistors 16.

Zusätzlich sind die zweite und dritte aktive Region 132 bzw. 134 durch eine Wählkanalregion 142, die dritte und vierte aktive Region 134 bzw. 136 durch eine Lesekanalregion 144 und die erste und vierte ak tive Region 130 bzw. 136 durch eine Rücksetzkanalregion 146 getrennt, wobei letztere von einem Ende des herausragenden Wandabschnitts 122 und dem äußeren Wandabschnitt 120 begrenzt wird.

Gemäß Fig. 4 und Fig. 5A-5C enthält die Pixelsensorzelle 100 darüberhinaus eine erste Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116 und eine dar unter liegende Oxidschicht 114, welche über der isolierenden Region 112 gebildet werden. Die Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116 wird negativ vor gespannt, um benachbarte aktive Regionen voneinander zu isolieren.

Gemäß Fig. 6 und Fig. 7A-7C enthält die Pixelsensorzelle 100 darüberhinaus eine zweite Polysilicium-(Poly-2)-Schicht, die zur Bildung von drei Polysilicium-(Poly-2)-Leitungen strukturiert ist: Einer Rück setzleitung 150, einer lokalen Verbindungsleitung 152 und einer Wähllei tung 154. Die Rücksetzleitung 150 und eine darunterliegende Oxidschicht 160 werden auf einer ersten, auf dem äußeren Wandabschnitt 120 liegenden Region der Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116, auf der Rücksetzkanalre gion 146 und auf einer ersten Region der über dem herausragenden Wandab schnitt 122 liegenden Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116 ausgebildet. Die Rücksetzleitung 150 wirkt als Zuleitung und Gate für den Rücksetztransi stor 14 (siehe Fig. 1).

Die zweite Polysilicium-(Poly-2)-Leitung, die lokale Verbin dungsleitung 152, und eine darunterliegende Oxidschicht 162 werden auf einem Teil der ersten aktiven Region 130, auf einer zweiten Region 174 der auf dem herausragenden Wandabschnitt 122 erzeugten Polysilicium-(Po ly-1)-Schicht 116, auf der Lesekanalregion 144 und auf einer zweiten Re gion der auf dem äußeren Wandabschnitt liegenden Poly silicium-(Poly-1)-Schicht 116 ausgebildet. Die lokale Verbindungsleitung 152 bildet das Gate des Lesetransistors 16 (siehe Fig. 1) und verbindet die erste akti ve Region 130 mit dem Gate des Lesetransistors 16.

Die dritte Polysilicium-(Poly-2)-Leitung, die Wählleitung 154, und eine darunterliegende Oxidschicht 164 werden auf einer auf dem äußeren Wandabschnitt 120 liegenden dritten Region 178 der Polysilicium- (Poly-1)-Schicht 116, auf einer dritten Region 180 des herausragenden Wandabschnitts 122, auf der Wählkanalregion 142 und auf einer vierten Region 182 der auf dem äußeren Wandabschnitt 120 liegenden Polysilicium- (Poly-1)-Schicht 116 ausgebildet. Die Wählleitung 154 wirkt als Zulei tung und Gate des Wähltransistors 18 aus Fig. 1.

Der Betrieb der aktiven Pixelsensorzelle 100 gemäß Fig. 8 und Fig. 9A und 9B umfaßt wie bei der aktiven Pixelsensorzelle 10 aus Fig. 1 drei Schritte: Einen Rücksetzschritt, während welchem die aktive Pixel sensorzelle 100 nach einem vorhergehenden Integrationszyklus rückgesetzt wird, einen Bildintegrationsschritt, während welchem Lichtenergie gesam melt und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und einen Signalaus leseschritt, während welchem das Signal ausgelesen wird.

Während jedes der Schritte ist die herkömmlich dotierte Poly silicium-(Poly-1)-Schicht 116 kontinuierlich mit einer negativen Isola tionsspannung von z. B. -3 V vorgespannt. Folglich werden gemäß Fig. 9A positiv geladene Löcher vom Substrat 110 an die Oberfläche des Substrats 110 gezogen, was wiederum benachbarte aktive Regionen voneinander elek trisch isoliert. Im Ergebnis wirkt die Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116 als Gate eines parasitären, in Akkumulation vorgespannten Transistors.

Zusätzlich werden aufgrund der großen Anzahl der an der Sub stratoberfläche befindlichen Löcher thermisch erzeugte Elektronen an der Oberfläche weitaus eher mit einem der Löcher rekombinieren, als über die an der Grenzfläche zwischen Substrat 110 und Oxidschicht 114 befindli chen Mittelbandzustände vom Valenzband ins Leitungsband überzugehen.

Im Ergebnis entfällt der Bedarf an Feldoxidregionen, welche bisher verwendet werden, um die n⁺-aktiven Regionen der aktiven Pixel sensorzelle 10 zu isolieren. Durch Elimination der Feldoxidregionen ent fällt auch die aktive Randzone an der Vogelschnabelregion, was den Ver luststrom der aktiven Pixelsensorzelle 100 wesentlich reduziert.

Während des Rücksetzschrittes wird die vierte aktive Region 136, die als Drain für den Rücksetztransistor 14 (wie in Fig. 1) wirkt, mit einer positiven Vcc-Spannung von z. B. 3 V verbunden, während die Rücksetzleitung 150, welche als Gate des Rücksetztransistors 14 wirkt, mit einer positiven Rücksetzspannung von z. B. 3 V kurz (während µsec) beaufschlagt wird. Die Rücksetzspannung bildet einen Kanal in der Rück setzkanalregion 146, wodurch die Photodiode 140 auf eine Anfangsintegra tionsspannung zurücksetzt wird, die gleich V_R-V_T14 (d. h. etwa 3 V) ist, wobei V_R die Rücksetzspannung und V_T14 die Schwellenspannung des Rück setztransistors 14 darstellt.

Als nächstes trifft während der Integration Lichtenergie in Form von Photonen unter Bildung einer Anzahl von Elektron-Loch-Paaren die Photodiode 140. Die Photodiode 140 ist zur Begrenzung der Rekombina tion zwischen neugebildeten Elektron-Loch-Paaren entwickelt. Im Ergebnis werden photonenerzeugte Löcher vom geerdeten Substrat 110 angezogen, während photonenerzeugte Elektronen von der lokalen Verbindungsleitung 142 angezogen werden, wobei jedes zusätzliches Elektron die Spannung an der Photodiode 140 reduziert.

Gemäß Fig. 9B wird während der Integration die Vcc-Spannung auf z. B. 1 V reduziert, während eine negative Spannung von z. B. -3 V an die Rücksetzleitung 150 angelegt wird. Zusätzlich wird eine positive Spannung von z. B. 3 V an die Wählleitung 154 angelegt.

Im Ergebnis wird gemäß Fig. 9B die Rücksetzkanalregion 146 in Akkumulation vorgespannt, wobei positiv geladene Löcher vom Substrat 110 an die Oberfläche des Substrats 110 gezogen werden. Folglich wird, wie bei der Substratoberfläche unter der Polysilicium-(Poly-1)-Schicht 116, die große Anzahl der an der Substratoberfläche der Rücksetzkanalregion 146 befindlichen Löcher die Zahl der thermisch erzeugten Elektronen we sentlich reduzieren, die vom Valenzband über Mittelbandzustände an der Grenzfläche zwischen Substrat 110 und Oxidschicht 160 ins Leitungsband übergehen können.

Zur gleichen Zeit sind die Lesekanalregion 144 und die Wählka nalregion 142 in Inversion vorgespannt, wobei eine große Zahl von nega tiv geladenen Elektronen an die Oberfläche des Substrats 110 gezogen wird. Diese Elektronen füllen die Mittelbandenergiezustände an den Grenzflächen zwischen Substrat 110 und Oxidschicht 162 und zwischen Sub strat 110 und Oxidschicht 164 auf und reduzieren so wesentlich die Wahr scheinlichkeit für ein Elektron eines thermisch erzeugten Elektron-Loch- Paares, über Mittelbandenergiezustände ins Leitungsband überzugehen. Zu sätzlich werden bei positiver Spannung an Vcc die thermisch erzeugten Elektronen an der Oberfläche durch Vcc gesammelt.

Nach der Bildintegrationsperiode wird die aktive Pixelsensor zelle 100 durch Erhöhung der Spannung an Vcc auf z. B. 3 V und Erden der mit herkömmlichen Stromdetektoren verbundenen aktiven Region 132 ausge lesen. Bei diesen Vorspannungsbedingungen reduziert die verminderte Spannung an der Photodiode 140 die Spannung an der lokalen Verbindungs linie 152 (dem Gate des Lesetransistors 16 aus Fig. 1), was wiederum den Stromfluß von der aktiven Region 136 zur aktiven Region 132 (Transisto ren 16 und 18 aus Fig. 1) reduziert. Der verringerte Strompegel wird dann mittels Stromdetektoren erfaßt.

Folglich enthalten durch Verwendung eines Zweifach-Poly-Pro zesses (Poly-1 und Poly-2) die Oberflächenregionen des Substrats 110 während der Integration entweder stark dotierte n⁺-aktive Regionen 130, 132, 134 und 136, in Akkumulation vorgespannte Oberflächenregionen 112 und 146 oder in Inversion vorgespannte Oberflächenregionen 142 und 144. Durch Vermeidung jeglicher schwach dotierter, nicht exakt vorgespannter Oberflächenregionen wird die Zahl thermisch erzeugter Elektronen, welche über die an den Silicium/Siliciumdioxid-Grenzflächen befindlichen Mit telbandzustände ins Leitungsband übergehen können, wesentlich reduziert.

Eine aktive Pixelsensorzelle 200 eliminiert, mit einer einzel nen Polysiliciumschicht gegenüber den bei der aktiven Pixelsensorzelle 100 verwendeten zwei Polysiliciumschichten, gemäß Fig. 10 und Fig. 11 ebenfalls Feldoxid aus der aktiven Pixelsensorzelle, was den Verlust strom an der aktiven Randzone der Vogelschnabelregion wesentlich redu ziert. Zusätzlich sind, obwohl die aktive Pixelsensorzelle 200 schwach dotierte Regionen der Substratoberfläche enthält, diese Regionen wesent lich vermindert.

Gemäß Fig. 10 und Fig. 11 wird die aktive Pixelsensorzelle 200 in einem Substrat 210 ausgebildet, welches eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte aktive Region 212, 214, 216, 218 und 220 enthält. Die erste aktive Region 212 des Substrats 210 ist zur Bildung einer n⁺-Pho todiode 222 n-dotiert, während die zweite, dritte, vierte und fünfte ak tive Region 214, 216, 218 und 220 zur Bildung von n⁺-Source- bzw. Drain region der Transistoren der aktiven Pixelsensorzelle 200 n-dotiert sind.

Speziell wirkt bezüglich Fig. 1 und Fig. 10 die aktive Region 214 als Source des Wähltransistors 18, die aktive Region 216 als Source des Lesetransistors 16 und Drain des Wähltransistors 18, die aktive Re gion 218 als Drain des Rücksetztransistors 14 und des Lesetransistors 16 und die aktive Region 220 als Source des Rücksetztransistors 14.

Zusätzlich sind die zweite und dritte aktive Region 214 und 216 durch eine Wählkanalregion 230, die dritte und vierte aktive Region 216 und 218 durch eine Lesekanalregion 232 und die vierte und fünfte ak tive Region 218 und 220 durch eine Rücksetzkanalregion 234 getrennt.

Die aktive Pixelsensorzelle 210 enthält gemäß Fig. 10 außerdem eine schwach dotierte, unbedeckte Oberflächenregion 238 des Substrats 210, welche eine Substratfläche umgibt, die die zweite, dritte, vierte und fünfte aktive Region 214, 216, 218 und 220 und die Wähl-, Lese- und Rücksetzkanalregionen 230, 232 und 234 enthält. Die aktive Pixelsensor zelle 200 umfaßt darüberhinaus eine die aktive Region 212 umgebende iso lierende Region 236 des Substrats 210 und eine auf dem Substrat 210 ge bildete p⁺-Region 240, die sowohl die isolierende Region 236 und die un bedeckte Oberflächenregion 238 umgibt.

Gemäß Fig. 12 und Fig. 13A-13C umfaßt die aktive Pixelsensor zelle 200 außerdem eine Polysilicium-(Poly-1)-Schicht, welche zur Bil dung von vier Polysilicium-(Poly-1)-Leitungen strukturiert ist: Eine isolierend wirkenden Leitung 248, eine Rücksetzleitung 250, eine Lese leitung 252 und eine Wählleitung 254. Die Leitung 248 und eine erste darunterliegende Oxidschicht 258 werden auf der isolierenden Region 236 ausgebildet.

Die zweite Polysilicium-(Poly-1)-Leitung, Rücksetzleitung 250, und eine darunterliegende Oxidschicht 260 werden auf ersten Regionen 270 der unbedeckten Substratregion 238 und auf der Rücksetzkanalregion 234 ausgebildet. Die Rücksetzleitung 250 wirkt, wie beschrieben, als Gate des Rücksetztransistors 14 (siehe Fig. 1).

Die dritte Polysilicium-(Poly-1)-Leitung, Leseleitung 252, und eine darunterliegende Oxidschicht 262 werden auf zweiten Regionen 272 der unbedeckten Substratregion 238 und auf der Lesekanalregion 232 aus gebildet. Die Leseleitung 252 wirkt, wie beschrieben, als Gate des Lese transistors 16 (siehe Fig. 1). Die vierte Polysilicium-(Poly-1)-Leitung, Wählleitung 254, und eine darunterliegende Oxidschicht 264 werden auf dritten Regionen 276 der unbedeckten Substratregion 238 und auf der Wählkanalregion 230 ausgebildet. Die Wählleitung 254 wirkt, wie be schrieben, als Gate des Wähltransistors 18 (siehe Fig. 1).

Gemäß Fig. 14 und Fig. 14A-14C umfaßt die aktive Pixelsensor zelle 200 außerdem eine Metall-(Metall-1)-Schicht, die zur Bildung von drei Metall-1-Leitungen strukturiert ist: Einer Rücksetzleitung 280, ei ner Leseleitung 282 und einer Wählleitung 284.

Die erste Metall-1-Leitung, Rücksetzleitung 280, die mit einer darunterliegenden Oxidschicht 290 isoliert ist, wird zur Kontaktierung der Rücksetzleitung 250 verwendet, während Wählleitung 284, die auch mit einer darunterliegenden Oxidschicht 294 isoliert ist, zur Kontaktierung der Wählleitung 254 verwendet wird. Darüberhinaus wird die Leseleitung 282, die zusätzlich mit einer darunterliegenden Oxidschicht 292 isoliert ist, zur Kontaktierung der ersten aktiven Region 212, der fünften akti ven Region 220 und der Leseleitung 252 verwendet.

Eine Pixelsensorzelle 200 hat gemäß Fig. 16 und Fig. 17A-17B wie die aktive Pixelsensorzelle 10 aus Fig. 1 und die Pixelsensorzelle 100 aus Fig. 6 drei Betriebsphasen: Einen Rücksetzschritt, einen Bildin tegrationsschritt und einen Leseschritt.

Während jedes der Schritte wird die herkömmlich dotierte Poly silicium-(Poly-1)-Schicht 248 kontinuierlich-mit einer negativen Isola tionsspannung von z. B. -3 V vorgespannt. Folglich werden gemäß Fig. 17A positiv geladene Löcher vom Substrat 210 zur Oberfläche des Substrats 210 gezogen, was wiederum benachbarte Regionen voneinander elektrisch isoliert.

Zusätzlich werden aufgrund der großen Anzahl an der Substrat oberfläche befindlicher Löcher thermisch erzeugte Elektronen an der Oberfläche weitaus eher mit einem der Löcher rekombinieren, als über die an der Grenzfläche zwischen Substrat 210 und Oxidschicht 258 befindli chen Mittelbandzustände vom Valenzband ins Leitungsband überzugehen.

Im Ergebnis entfällt auch für die erste alternative Ausfüh rungsform ein Bedarf an Feldoxidregionen, welche bisher verwendet wer den, um die n⁺-aktiven Regionen der aktiven Pixelsensorzelle 10 zu iso lieren. Durch Elimination der Feldoxidregionen entfällt auch die aktive Randzone an der Vogelschnabelregion, was den Verluststrom der aktiven Pixelsensorzelle 200 wesentlich reduziert.

Während des Rücksetzschrittes ist die aktive Region 218, die als Drain für den Rücksetztransistor 14 (wie in Fig. 1) wirkt, mit einer positiven Vcc-Spannung von z. B. 3 V verbunden, während die Rücksetzlei tung 280, welche als Gate des Rücksetztransistors 14 wirkt, mit einer positiven Rücksetzspannung von z. B. 3 V kurz (Mikrosekunden) beauf schlagt wird. Die Rücksetzspannung bildet einen Kanal in der Rücksetzka nalregion 234, was die Photodiode 222 auf eine Anfangsintegrationsspan nung zurücksetzt, welche gleich V_R-V_T14 (d. h. etwa 3 V) ist, wobei V_R die Rücksetzspannung darstellt und V_T14 die Schwellenspannung des Rück setztransistors 14.

Als nächstes trifft während der Integration Lichtenergie in Form von Photonen unter Bildung einer Anzahl von Elektron-Loch-Paaren die Photodiode 222. Die Photodiode 222 ist zur Begrenzung der Rekombina tion zwischen neugebildeten Elektron-Loch-Paaren ausgelegt. Im Ergebnis werden photonenerzeugte Löcher vom geerdeten Substrat 210 angezogen, während photonenerzeugte Elektronen von der Leseleitung 282 angezogen werden, wobei jedes zusätzliches Elektron die Spannung an der Photodiode 222 reduziert.

Während der Integration wird die Vcc-Spannung auf z. B. 1 V re duziert, während eine negative Spannung von z. B. 3 V an die Rücksetzlei tung 280 angelegt wird. Zusätzlich wird eine positive Spannung von z. B. 3 V an die Wählleitung 284 angelegt.

Im Ergebnis wird, wie bei der Pixelsensorzelle 100, die Rück setzkanalregion 234 in Akkumulation vorgespannt, wobei positiv geladene Löcher vom Substrat 210 an die Oberfläche des Substrats 210 gezogen wer den. Folglich wird die große Anzahl von an der Substratoberfläche der Rücksetzkanalregion 234 befindlichen Löchern die Zahl der thermisch er zeugten Elektronen wesentlich reduzieren, die vom Valenzband über Mit telbandzustände an der Grenzfläche zwischen Substrat 210 und Oxidschicht 260 ins Leitungsband übergehen können.

Zur gleichen Zeit sind die Lesekanalregion 232 und die Wählka nalregion 230 in Inversion vorgespannt, wobei eine große Zahl von nega tiv geladenen Elektronen an die Oberfläche des Substrats 210 gezogen wird. Diese Elektronen füllen die Mittelbandenergiezustände an den Grenzflächen zwischen Substrat 210 und Oxidschicht 262 und zwischen Sub strat 110 und Oxidschicht 164 auf und reduzieren so wesentlich die Wahr scheinlichkeit für ein Elektron eines thermisch erzeugten Elektron-Loch- Paares, über Mittelbandenergiezustände ins Leitungsband überzugehen. Zu sätzlich werden bei positiver Spannung an Vcc die thermisch erzeugten Elektronen an der Oberfläche durch Vcc gesammelt.

Nach der Bildintegrationsperiode wird die aktive Pixelsensor zelle 200 durch Erhöhung der Spannung an Vcc auf z. B. 3 V und Erden der mit herkömmlichen Stromdetektoren verbundenen aktiven Region 214 ausge lesen. Unter diesen Vorspannungsbedingungen reduziert die verminderte Spannung an der Photodiode 222 die Spannung an der Leseleitung 252 (dem Gate des Lesetransistors 16 aus Fig. 1), was wiederum den Stromfluß von der aktiven Region 218 zur aktiven Region 214 (Transistoren 16 und 18 aus Fig. 1) reduziert. Der verringerte Strompegel wird dann mittels Stromdetektoren erfaßt.

Die Pixelsensorzelle 200 eliminiert folglich ebenfalls Feld oxidregionen und verwendet nur eine Polysilicium-(Poly-1)-Schicht. Die Verwendung einer einzigen Polysilicium-(Poly-1)-Schicht vereinfacht den Herstellungsprozeß. Da jedoch diese Ausführungsform eine unverdeckte Oberflächenregion 238 enthält, liefert die Pixelsensorzelle 200 eine ge ringere Isolation als die Pixelsensorzelle 100.

Die aktive Pixelsensorzelle 300 beseitigt mit einer einzelnen Polysiliciumschicht gemäß Fig. 18 und Fig. 19 ebenfalls Feldoxid aus der aktiven Pixelsensorzelle unter wesentlicher Reduzierung des Verluststro mes an der aktiven Randzone der Vogelschnabelregion. Zusätzlich stellt die Pixelsensorzelle 300 auch sicher, daß während der Integration jede nicht stark dotierte Oberflächenregion der Pixelsensorzelle 300 in Akku mulation oder Inversion vorgespannt ist.

Gemäß Fig. 18 und Fig. 19A-19C wird die Pixelsensorzelle 300 in einem Substrat 308 ausgebildet, welches eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste aktive Region 310, 312, 314, 316, 318 und 320 enthält. Die erste aktive Region 310 des Substrats 308 ist zur Bildung einer n⁺-Photodiode 322 n-dotiert, während die zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste aktive Region 312, 314, 316, 318 und 320 zur Bildung von n⁺-Source- bzw. Drainregion der übrigen Transistoren der Pixelsen sorzelle 300 n-dotiert sind.

Speziell wirkt bezüglich Fig. 1 und Fig. 18 die aktive Region 312 als Source des Rücksetztransistors 14, die aktive Region 314 als Drain des Rücksetztransistors 14, die aktive Region 316 als Source des Lesetransistors 16 und Drain des Wähltransistors 18, die aktive Region 318 als Drain des Lesetransistors 16 und die aktive Region 320 als Sour ce des Wähltransistors 18.

Zusätzlich sind die zweite und dritte aktive Region 312 und 314 durch eine ringförmige Rücksetzkanalregion 330, die vierte und fünf te aktive Region 316 und 318 durch eine ringförmige Lesekanalregion 332 und die vierte und sechste aktive Region 316 und 320 durch eine Wählka nalregion 334 getrennt. Außerdem enthält die Pixelsensorzelle 300 eine isolierende Region 340 des Substrats 308, welche die aktiven Regionen 310, 312 und 316 umgibt.

Gemäß Fig. 20 und Fig. 21A-21C enthält die Pixelsensorzelle 300 zusätzlich eine Polysilicium-(Poly-1)-Schicht, die zur Bildung von vier Polysilicium-(Poly-1)-Leitungen strukturiert ist: Eine isolierend wirkende Leitung 348, ein ringförmiges Rücksetzgate 350, ein ringförmi ges Lesegate 352 und ein ringförmiges Wählgate 354. Die Polysilicium- (Poly-1)-Leitung 348 und eine erste darunterliegende Oxidschicht 358 sind auf einer isolierenden Region 340 eines Substrats 308 ausgebildet, um die erste aktive Region 310, die zweite aktive Region 312 und die vierte aktive Region 316 zu umgeben.

Die zweite Polysilicium-(Poly-1)-Leitung, das Rücksetzgate 350, und eine darunterliegende Oxidschicht 360 sind auf einer ringförmi gen Rücksetzkanalregion 330 ausgebildet. Die dritte Polysilicium-(Poly- 1)-Leitung, das Lesegate 352, und eine darunterliegende Oxidschicht 362 sind in einer ringförmigen Lesekanalregion 334 ausgebildet. Die vierte Polysilicium-(Poly-1)-Leitung, die Wählleitung 354 und eine darunterlie gende Oxidschicht 364 sind in einer ringförmigen Wählkanalregion 336 ausgebildet.

Gemäß Fig. 22 und Fig. 23A-23C enthält die Pixelsensorzelle 300 außerdem eine Metall-(Metall-1)-Schicht, welche zur Bildung von drei Metall-1-Leitungen strukturiert ist: Einer Rücksetzleitung 380, einer Leseleitung 382 und einer Wählleitung 384.

Eine erste Metall-1-Leitung, die Rücksetzleitung 380, welche mit einer darunterliegenden Oxidschicht 390 isoliert ist, wird zur Kon taktierung des Rücksetzgates 350 verwendet, während eine Metall-1-Wähl leitung 384, welche auch mit einer darunterliegenden Oxidschicht 394 isoliert ist, zur Kontaktierung des Lesegates 354 verwendet wird. Dar überhinaus wird die Metall-1-Leitung 382, welche zusätzlich mit einer darunterliegenden Oxidschicht 392 isoliert ist, zur Verbindung der zwei ten aktiven Region 312 mit dem Lesegate 352 und der ersten aktiven Re gion 310 verwendet. Statt der Verwendung der Metall-1-Leitung 382 zur Verbindung der ersten aktiven Region 310 mit der zweiten aktiven Region 312 können n⁺-aktive Regionen 310 und 312 so gebildet werden, daß die zwei Regionen zusammendiffundieren, so daß die Spannung an der aktiven Region 312 auch an der aktiven Region 310 anliegt.

Eine Pixelsensorzelle 300 hat wiederum drei Betriebsphasen: Einen Rücksetzschritt, einen Bildintegrationsschritt und einen Lese schritt.

Gemäß Fig. 26 und Fig. 27A-B ist während jedes der Schritte die herkömmlich dotierte Polysilicium-(Poly-1)-Schicht kontinuierlich mit einer negativen Isolationsspannung von z. B. -3 V vorgespannt. Folg lich werden wie bei den Pixelsensorzellen 100 und 200 positiv geladene Löcher von der ersten aktiven Region 310 an die Oberfläche des Substrats 308 gezogen, was wiederum benachbarte aktive Regionen gegeneinander elektrisch isoliert.

Im Ergebnis eliminiert auch die dritte Ausführungsform den Be darf an Feldoxidregionen, welche bisher zur Isolation der n⁺-aktiven Re gionen der Pixelsensorzelle 10 verwendet werden. Durch den Wegfall der Feldoxidregionen eliminiert die dritte Ausführungsform auch die aktive Randzone an der Vogelschnabelregion und reduziert so wesentlich den Ver luststrom der Pixelsensorzelle 300.

Während des Rücksetzschrittes ist die aktive Region 314, wel che auch als Drain für den Rücksetztransistor 14 wirkt (siehe Fig. 1) mit einer positiven Vcc-Spannung von z. B. 3 V verbunden, während die Rücksetzleitung 380, welche als Gate des Rücksetztransistors 14 wirkt, kurz (während µsec) mit einer positiven Rücksetzspannung von z. B. 3 V beaufschlagt wird. Die Rücksetzspannung bildet einen Kanal in der Rück setzkanalregion 330, welche die Photodiode 322 auf eine Anfangsintegra tionsspannung zurücksetzt, die gleich V_R-V_T14 (z. B. etwa 3 V), ist, wo bei V_R die Rücksetzspannung und V_T14 die Schwellenspannung des Rücksetz transistors 14 darstellt.

Als nächstes trifft Lichtenergie während der Integration in Form von Photonen die Photodiode 322 unter Bildung einer Anzahl von Elektron-Loch-Paaren. Die Photodiode 322 ist ebenfalls zur Begrenzung der Rekombination zwischen neugebildeten Elektron-Loch-Paaren ausgelegt. Im Ergebnis werden die photonenerzeugten Löcher zum geerdeten Substrat 308 gezogen, während die photonenerzeugten Elektronen zur Leseleitung 382 gezogen werden, wobei jedes zusätzliche Elektron die Spannung an der Photodiode 322 reduziert.

Während der Integration wird bei der zweiten alternativen Aus führungsform die Vcc-Spannung auf z. B. 1 V reduziert, während eine nega tive Spannung von z. B. -3 V an die Rücksetzleitung 380 angelegt wird. Zusätzlich wird eine positive Spannung von z. B. 3 V an die Wählleitung 384 angelegt.

Im Ergebnis ist wie bei den Pixelsensorzellen 100 und 200 die Rücksetzkanalregion 330 in Akkumulation vorgespannt, wobei positiv gela dene Löcher vom Substrat 308 an die Oberfläche des Substrats 308 gezogen werden. Folglich wird die große Zahl der an der Substratoberfläche der Rücksetzkanalregion 330 vorhandenen Löcher die Zahl der thermisch er zeugten Elektronen wesentlich reduzieren, die über Mittelbandzustände an der Grenzfläche zwischen Substrat 308 und Oxidschicht 360 vom Valenzband ins Leitungsband übergehen können.

Gleichzeitig werden die Lesekanalregion 332 und die Wählkanal region 334 in Inversion vorgespannt, wobei eine große Zahl negativ gela dener Elektronen an die Oberfläche des Substrats 308 gezogen werden. Diese Elektronen füllen die Mittelbandenergiezustände an den Grenzflä chen zwischen Substrat 308 und Oxidschicht 362 und zwischen Substrat 308 und Oxidschicht 364 auf und reduzieren so wesentlich die Wahrscheinlich keit dafür, daß ein Elektron eines thermisch erzeugten Elektron-Loch- Paares über Mittelbandzustände ins Leitungsband übergehen kann. Da eine positive Spannung an Vcc anliegt, werden die thermisch erzeugten Elek tronen an der Oberfläche zusätzlich durch Vcc gesammelt.

Nach der Bildintegrationsperiode wird die Pixelsensorzelle 300 durch Erhöhung der Spannung an Vcc auf z. B. 3 V und Erden der mit her kömmlichen Stromdetektoren verbundenen aktiven Region 314 ausgelesen. Unter diesen Vorspannungsbedingungen reduziert die verminderte Spannung an der Photodiode 322 die Spannung am Lesegate 352 (das Gate des Lese transistors 16 aus Fig. 1), was wiederum die Größe des Stromes von der aktiven Region 318 zur aktiven Region 320 (Transistoren 16 und 18 aus Fig. 1) reduziert. Der verringerte Strompegel wird dann mittels Stromde tektoren erfaßt.

Folglich handelt es sich bei der dritten Ausführungsform um eine Einzelpoly-aktive Pixelsensorzelle, die ebenfalls Feldoxidregionen eliminiert und sicherstellt, daß alle nicht-dotierten Oberflächenregio nen in Akkumulation oder Inversion vorgespannt sind. Sie liefert so alle Vorteile der aktiven Pixelsensorzelle 100 mit nur einer Polysilicium- (Poly-1)-Schicht. Die Pixelsensorzelle 300 ist jedoch beträchtlich (etwa sechs mal) größer als die Pixelsensorzelle 100, während die Größe der Pixelsensorzelle 200 dazwischen liegt (etwa drei mal größer als die Pi xelsensorzelle 100).

Claims

1. Aktive Pixelsensorzelle (100; 200; 300) auf einem Substrat (110; 210; 308) aus Silicium, mit einer Vielzahl auf dem Substrat (110; 210; 308) gebildeter aktiver Regionen (130, 132, 134, 136; 212, 214, 216, 218, 220; 310, 312, 314, 316, 318, 320), die voneinander durch iso lierende Regionen sowie Rücksetzkanal-, Lesekanal- und Wählkanalregionen getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Re gionen (130, 132, 134, 136; 212, 214, 216, 218, 220; 310, 312, 314, 316, 318, 320) durch aus einer leitenden Schicht gebildete Leitungen, die über einer darunterliegenden, isolierenden Schicht ausgebildet sind und entsprechend vorgespannt sind, voneinander isoliert sind.

2. Pixelsensorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine erste dielektrische Schicht (114) auf der isolierenden Region (112), wobei die isolierende Region (112) einen äußeren Wandab schnitt (120), der die Vielzahl aktiver Regionen (130, 132, 134, 136) innerhalb des Substrats (110) umschließt, und einen herausragenden Wand abschnitt (122) aufweist, der sich vom äußeren Wandabschnitt (120) nach innen erstreckt und eine erste aktive Region (130) auf einer Seite des herausragenden Wandabschnitts (122) von einer zweiten, dritten und vier ten aktiven Region (132, 134, 136) auf der anderen Seite des herausra genden Wandabschnitts (122), wobei die zweite und dritte aktive Region (132, 134) durch eine Wählkanalregion (142), die dritte und vierte akti ve Region (134, 136) durch eine Lesekanalregion (144) und die erste und vierte aktive Region (130, 136) durch eine Rücksetzkanalregion (146) ge trennt sind, wobei letztere durch ein Ende des herausragenden Wandab schnitts (122) und den äußeren Wandabschnitt (120) begrenzt ist;
eine erste leitende Schicht (116) auf der über der isolieren den Region (112) gebildeten ersten dielektrischen Schicht (114);
eine zweite dielektrische Schicht auf der über dem äußeren Wandabschnitt (120) gebildeten ersten Region der ersten leitenden Schicht (116), der Rücksetzkanalregion (146) und einer ersten Region der über dem herausragenden Wandabschnitt (122) gebildeten ersten leitenden Schicht (116);
eine dritte dielektrische Schicht über einem Bereich der er sten aktiven Region (130), einem zweiten Bereich der ersten, über dem herausragenden Wandabschnitt (122) gebildeten, leitenden Schicht (116), der Lesekanalregion (144) und einem zweiten Bereich der ersten leitenden Schicht (116) über dem herausragenden Wandabschnitt (122);
eine vierte dielektrische Schicht über einem dritten Bereich der ersten über dem äußeren Wandabschnitt (120) gebildeten, leitenden Schicht (116), einem dritten Bereich der ersten, über dem herausragenden Wandabschnitt (122) gebildeten, leitenden Schicht (116), der Wählkanal region (142) und einem vierten Bereich über der ersten, über dem äußeren Wandabschnitt (120) gebildeten leitenden Schicht (116); und
eine zweite leitende Schicht (150, 152, 154) über der zweiten, dritten und vierten dielektrischen Schicht ausgebildet sind.

3. Pixelsensorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine auf dem Substrat (210) ausgebildete, von einem isolierenden Be reich (236) umgebene, erste aktive Region (212), eine Wählkanalregion (230) zwischen der zweiten und dritten aktiven Region (214, 216), eine Lesekanalregion (232) zwischen der dritten und vierten aktiven Region (216, 218); eine Rücksetzkanalregion (234) zwischen der vierten und fünften aktiven Region (218, 220);
eine unbedeckte Substratregion (238), welche eine Substratflä che umgibt, die die zweite, dritte, vierte und fünfte aktive Region und die Wähl-, Lese- und Rücksetzkanalregion enthält,
eine isolierende Substratregion, die den isolierende Bereich (236) und die unbedeckte Substratregion (238) umgibt,
eine erste leitende Leitung (248) und eine darunterliegende isolierende Schicht (258) auf der isolierenden Substratregion (236),
eine zweite leitende Leitung (250) und eine darunterliegende isolierende Schicht (260) auf der Rücksetzkanalregion (234) und ersten Teilen der unbedeckten Substratregion (238),
eine dritte leitende Leitung (252) und eine darunterliegende isolierende Schicht (264) über der Lesekanalregion (232) und zweiten Teilen der unbedeckten Substratregion (238) und
eine vierte leitende Leitung (254) und eine darunterliegende isolierende Schicht (264) über der Wählkanalregion (230) und dritten Teilen der unbedeckten Substratregion (238) vorgesehen sind.

4. Pixelsensorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine isolierende Substratregion (340), welche eine erste, zweite und vierte aktive Region (310, 312, 316) umgibt und isoliert,
die Rücksetzkanalregion (330) zwischen der zweiten und dritten aktiven Region (312, 314),
die Lesekanalregion (332) zwischen der vierten und der fünften aktiven Region (316, 318),
die Wählkanalregion (334) zwischen der vierten und sechsten aktiven Region (316, 320),
eine Leitung (348) und eine darunterliegende isolierende Schicht (358), die über der isolierenden Region (340) gebildet ist;
ein Rücksetzgate (350) und eine darunterliegende, isolierende Schicht (360), die über der Rücksetzkanalregion (330) gebildet ist;
eine Lesegate (352) und eine darunterliegende, isolierende Schicht (362), die über der Lesekanalregion (334) gebildet ist; und
ein Wählgate (354) und eine darunterliegende, isolierende Schicht (364), die über der Wählkanalregion (336) gebildet ist, vorgese hen sind.

5. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Schichten mit dotiertem Polysilicium gebildet sind.

6. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Schichten dielektrische Oxidschich ten sind.

7. Pixelsensorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Regionen stark dotiert sind.

8. Verfahren zur Umwandlung von Lichtenergie in ein Pixelsi gnal mit einer aktiven Pixelsensorzelle (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste negative Spannung an die erste leitende Schicht (116), eine zweite negative Spannung an die zweite leitende Schicht über der zweiten dielektrischen Schicht, eine erste positive Spannung an die vierte aktive Region (136) und eine zweite positive Spannung an die zweite leitende Schicht über der vierten dielektrischen Schicht angelegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste positive Spannung kleiner als die zweite positive Spannung ist.