本实用新型专利技术公开了一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、行选择晶体管以及漂浮有源区，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，所述N型杂质离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与光电二极管相接。N型杂质离子区的势阱耗尽电势小于或等于所述光电二极管的完全耗尽电势。能有效提高像素的电势信号摆幅，拓展像素的电荷饱和阱容量及动态范围，传感器采集到了高照明时更多的实物信息，有效提升了图像传感器输出的图像品质。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、行选择晶体管以及漂浮有源区，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，所述N型杂质离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与光电二极管相接。N型杂质离子区的势阱耗尽电势小于或等于所述光电二极管的完全耗尽电势。能有效提高像素的电势信号摆幅，拓展像素的电荷饱和阱容量及动态范围，传感器采集到了高照明时更多的实物信息，有效提升了图像传感器输出的图像品质。【专利说明】
本技术涉及一种CMOS图像传感器像素，尤其涉及一种能提高信号摆幅的 CMOS图像传感器像素。 能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素
技术介绍
图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用 场合。特别是制造 CMOS (互补型金属氧化物半导体）图像传感器技术的快速发展，使人们 对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。 在现有技术中，CMOS图像传感器一般采用四晶体管像素（4T)结构。如图1所示， 是采用CMOS图像传感器4T有源像素结构的示意图，包括虚线框内的横截面示意图和虚线 框外的电路示意图两部分。4T有源像素的元器件包括：光电二极管的N型区101，光电二极 管的P型PIN层102,电荷传输晶体管103,复位晶体管104,漂浮有源区105, P型阱区106， 复位晶体管漏端107,源跟随晶体管108,行选择晶体管109,列位线110 ;TX为晶体管103的 栅极端，RX为晶体管104的栅极端，SX为晶体管109的栅极端，Vdd为电源电压。光电二极 管接收外界入射的光线，产生光电信号；开启晶体管103,将光电二极管中的光电信号转移 至漂浮有源区（FD)区后，由晶体管108所探测到的FD势阱内电势变化信号经110读取并 保存。 图2a、2b示出了图1虚线框内器件部分，在进行光电电荷转移操作时的势阱示意 图。图中，201为光电二极管区的势阱，202为FD区势阱，203为电荷转移晶体管，204为复 位晶体管，Vpin为光电二极管的完全耗尽电势,Vfd为FD区的复位电势；其中图2a为开启 电荷转移晶体管进行电荷转移时的势阱图，图2b为电荷转移完毕后关闭电荷转移晶体管 的势阱图。由图2a、2b所示，可得FD区的线性信号摆幅为Vfd-Vpin，其中低于Vpin部分的 信号为非线性无效信号。由此可见，上述现有技术中，漂浮有源区低于光电二极管完全耗尽 电势部分的光电信号没有被利用，信号摆幅被限制到Vfd-Vpin。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素。 本技术的目的是通过以下技术方案实现的： 本技术的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，包括置于半导体基体中 的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、行选择晶体管以及漂浮有源 区，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，所述N型杂质 离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与所述光电二极管相接。 由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的能提高信 号摆幅的CMOS图像传感器像素，由于靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处 设有N型杂质离子区，N型杂质离子区与漂浮有源区相接，并且不与光电二极管相接，能有 效提高像素的电势信号摆幅，拓展像素的电荷饱和阱容量及动态范围，传感器采集到了高 照明时更多的实物信息，有效提升了图像传感器输出的图像品质。 【专利附图】【附图说明】 图1是现有技术的CMOS图像传感器的四晶体管有源像素结构示意图。 图2a是现有技术的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，开启电荷转移 晶体管进行电荷转移时的势阱示意图。 图2b是现有技术的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，电荷转移完毕 后关闭电荷转移晶体管的势阱示意图。 图3是本技术实施例中的CMOS图像传感器的四晶体管有源像素结构示意图。 图4a是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，开 启电荷传输晶体管进行电荷转移时的势阱示意图。 图4b是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，电 荷转移完毕后关闭电荷转移晶体管的势阱示意图。 图5是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的P型阱工艺步 骤完毕后的横截面示意图。 图6是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工 艺旋涂光刻胶步骤。 图7是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工 艺曝光并显影步骤。 图8是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工 艺N型离子注入步骤。 图9是本技术实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工 艺清洗光刻胶步骤。 【具体实施方式】 下面将对本技术实施例作进一步地详细描述。 本技术的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，其较佳的【具体实施方式】 是： 包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体 管、行选择晶体管以及漂浮有源区，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设 有N型杂质离子区，所述N型杂质离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与所述光电二极管 相接。 所述N型杂质离子区的势阱耗尽电势小于或等于所述光电二极管的完全耗尽电 势。 本技术的上述的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素的制作方法，包括 步骤： 所述N型杂质离子区的制作工艺在浅槽隔离之后并且在多晶硅栅的制作工艺之 前。包括步骤： a.旋涂光刻胶； b.曝光并显影，在预定区域光刻胶开口； c. N型杂质离子注入； d.清洗光刻胶。 所述N型杂质离子采用磷离子和砷离子中的任一种或两种离子。 所述N型杂质离子注入，采用磷离子的注入能量小于或等于90keV，注入剂量小于 或等于5el2个离子/平方厘米。 所述N型杂质离子注入，采用砷离子的注入能量小于或等于200keV，注入剂量小 于或等于5el2个离子/平方厘米。 所述N型杂质离子注入，采用磷离子的注入能量小于或等于90keV，采用砷离子的 注入能量小于或等于200keV，两种离子的注入总剂量小于或等于5el2个离子/平方厘米。 本技术的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，从优化像素工艺结构入 手，在靠近漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设置有N型离子区，在进行光电电荷 转移操作时，此N型离子区可预存部分光电电荷，在电荷传输晶体管关闭后，此区预存的电 荷会流入漂浮有源区，引起漂浮有源区的电势继续降低。像素拓展了漂浮有源区的电势信 号摆幅，使低于光电二极管完全耗尽电势部分的光电信号从非线性无效信号转变为线性有 效信号。 在进行电荷转移操作时，储存在所述N型杂质离子区的电荷在关闭电荷传输晶体 管后会流入漂浮有源区内，使漂浮有源区的电势继续降低，此部分电势本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、行选择晶体管以及漂浮有源区，其特征在于，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，所述N型杂质离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与所述光电二极管相接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，旷章曲，唐冕，
申请(专利权)人：北京思比科微电子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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