一种超高速快门半导体影像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体影像传感器，在其像素阵列内部中的除光电二极管(D1)的光敏感区域以外的位置上，罩有由不透明导电材料构成的遮光结构；所述遮光结构与构成光电二极管(D1)一极的由半导体材料构成的区域间呈环状接触，仅在引出光电二极管(D1)另外一极的引线的位置留有开口；所述遮光结构在像素阵列内部仅在每个所述环状接触内部以及所述开口处具有孔洞。在本发明专利技术中，曝光开始及结束控制晶体管(M1、M2)的漏极分别连接到信号存储电容(C1)的两端，在使用0.5微米CMOS混合信号工艺实施本发明专利技术时，其最短快门选通时间仅75皮秒，对405纳米可见光的残留感光低至八千万分之一，具有超高速快门和低残留感光的特性。

A super high speed shutter semiconductor image sensor

The invention discloses a semiconductor image sensor, photodiode in the pixel array in the internal (D1) outside the light sensitive area position, covered with a shading structure composed of transparent conductive material; the shading structure and composition of the photodiode (D1) with a pole composed of semiconductor material between regions a ring contact, only in the photodiode (D1) leads to another pole lead position is provided with an opening; the shading structure in the pixel array only in each of the annular contact and the internal openings with holes. In the invention, the beginning and the end of the exposure control transistors (M1, M2) of the drain are respectively connected to the signal storage capacitor (C1) at both ends, in the implementation of the invention using 0.5 micron CMOS mixed signal technology, the shortest shutter strobe time is only 75 to 405 nm picosecond, visible light photosensitive low residue to 1/80000000, and has the characteristics of ultra low residual photosensitive high-speed shutter.

【技术实现步骤摘要】
一种超高速快门半导体影像传感器
本专利技术涉及一种半导体影像传感器，尤其是一种具有超高速快门的半导体影像传感器。
技术介绍
在科学研究和技术研发的过程中，经常需要对某些不能精确重复的瞬态过程进行时间间隔非常短的连续拍照即高速分幅摄影。当要求的时间分辨为纳秒以下时，这样的高速分幅摄影通常需要使用基于微通道板影像增强器的高速摄影设备实现；当要求的时间分辨为数皮秒至三十皮秒左右时，则需要用结合使用了时间展宽技术的基于微通道板影像增强器的装置实现。其他实现这一时间分辨范围的高速分幅摄影技术包括基于闪光照相法的按顺序定时全光学映射摄影术(sequentiallytimedall-opticalmappingphotography)，以及基于宽幅条纹相机的压缩超高速摄影术(compressedultrafastphotography)等。2008年，RobertBerger等（BergerR,etal.A64×64-pixelCMOStestchipforthedevelopmentoflarge-formatultra-high-speedsnapshotimagers[J].IEEEJ.So本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体影像传感器，其像素阵列的每一个像素单元电路中包含至少一个半导体光电二极管(D1)，其特征在于：在像素阵列内部中的除所述光电二极管(D1)的光敏感区域以外的位置上，罩有由不透明导电材料构成的遮光结构；所述遮光结构与构成光电二极管(D1)一极的由半导体材料构成的区域之间设置有环状接触面，仅在引出光电二极管(D1)另外一极的引线的位置留有开口；在拓扑结构上，所述遮光结构在像素阵列内部仅在每个所述环状接触面内部以及所述开口处具有孔洞。

【技术特征摘要】
1.一种半导体影像传感器，其像素阵列的每一个像素单元电路中包含至少一个半导体光电二极管(D1)，其特征在于：在像素阵列内部中的除所述光电二极管(D1)的光敏感区域以外的位置上，罩有由不透明导电材料构成的遮光结构；所述遮光结构与构成光电二极管(D1)一极的由半导体材料构成的区域之间设置有环状接触面，仅在引出光电二极管(D1)另外一极的引线的位置留有开口；在拓扑结构上，所述遮光结构在像素阵列内部仅在每个所述环状接触面内部以及所述开口处具有孔洞。2.如权利要求1所述的半导体影像传感器，其特征在于，每一个像素单元电路中所包含的半导体光电二极管(D1)的负极为位于p型导电类型区域中的n型区域，正极为位于所述n型区域中的p型区域；罩在除所述光电二极管(D1)的光敏感区域以外的位置上的遮光结构与构成光电二极管(D1)的负极的n型区域间形成完整的环状接触，仅在引出光电二极管(D1)正极的引线的位置留有开口。3.如权利要求1所述的半导体影像传感器，其特征在于，所述像素单元电路包括光电二极管(D1)、信号存储电容(C1)、曝光开始控制晶体管(M1)、曝光结束控制晶体管(M2)、复位晶体管(M3)、读出缓冲与选择电路(M4)(M5)；所述信号存储电容(C1)的一端连接光电二极管(D1)的正极或负极、曝光开始控制晶体管(M1)的漏极、复位晶体管(M3)的漏极或源极，另一端连接曝光结束控制晶体管(M2)的漏极以及读出缓冲与选择电路中的读出缓冲晶体管(M4)的栅极。4.如权利要求2所述的半导体影像传感器，其特征在于，所述像素单元电路包括光电二极管(D1)、信号存储电容(C1)、曝光开始控制NMOS晶体管(M1)、曝光结束控制NMOS晶体管(M2)、复位PMOS晶体管(M3)、读出缓冲晶体管(M4)、读出选择晶体管(M5)以及电源退耦电容；光电二极管(D1)的负极连接供电电源正极；信号存储电容(C1)的一端连接光电二极管(D1)的正极、曝光开始控制晶体管(M1)的漏极以及复位晶体管(M3)的漏极，另一端连接曝光结束控制晶体管(M2)的漏极以及读出缓冲晶体管(M4)的栅极。5.如权利要求4所述的半导体影像传感器，其特征在于，所述曝光结束控制NMOS晶体管(M2)为位于深n阱中的隔离p阱里的隔离体端口NMOS晶体管。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，牛憨笨，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44