一种高量子效率图像传感器像素结构及其制作方法技术

一种高量子效率图像传感器像素结构及其制作方法，该像素基于背照式工艺，对钳位光电二极管n型区结构进行优化，形成“袋状”耗尽区，延伸并覆盖硅衬底背面感光区域，扩大耗尽区面积，提高光生电子的收集效率；同时，在钳位光电二极管p+型钳位层上方引入金属反射层，对部分由硅衬底背面入射，经过耗尽区未被完全吸收，从硅衬底正面出射的光子进行光学反射，使其从硅衬底正面再次入射并重新被耗尽区吸收，提高入射光子被吸收的效率。通过两种方法的共同作用，有效提高入射光子转化为光生电子的效率和光生电子被收集的效率，进一步提高像素的量子效率，并优化图像传感器的微光成像性能。并优化图像传感器的微光成像性能。并优化图像传感器的微光成像性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高量子效率图像传感器像素结构及其制作方法


[0001]本专利技术属于模拟集成电路领域，尤其涉及一种高量子效率图像传感器像素结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是一种将光信号转换为电信号的功能器件，主要包括电荷耦合器件（charge coupled device, CCD）图像传感器和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS）图像传感器两种。其中，CMOS图像传感器因其低功耗、高速度、高集成度、低成本、兼容标准CMOS工艺等固有优势，在消费电子、工业电子、汽车电子、科学研究、广播电视、安防监控、医疗影像、航空航天等场景的工程应用日渐广泛。
[0003]像素及其阵列是图像传感器的核心部分，其量子效率、暗电流、转换增益、满阱容量等特征参数，是衡量图像传感器整体性能的重要指标。其中，量子效率将直接影响图像传感器的微光成像质量。因此，优化像素结构和制作方法并提高其量子效率，是发展高微光成像性能图像传感器的技术路线之一。
[0004]传统四管有源像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高量子效率图像传感器像素结构，其特征在于：像素结构基于p型硅衬底（100）；p型硅衬底（100）背面为p+型背面注入层（101）；像素结构一涉及的钳位光电二极管结构为：使用三次不同能量和剂量的离子注入，自下而上依次形成n型下层PD区（104）、n型中层PD区（105）和n型上层PD区（106），三个n型PD区连在一起形成一个“袋状”n型PD区；p+型钳位层（107）位于n型上层PD区（106）上方，即p型硅衬底（100）上表面；以上四个结构（107）（106）（105）（104）共同构成“袋状”钳位光电二极管；由该“袋状”钳位光电二极管与其周围的p型硅衬底（100）形成“袋状”耗尽区（102）；p+型钳位层（107）上方为金属反射层（103）；像素结构二涉及的钳位光电二极管结构为：使用两次不同能量和剂量的离子注入，自下而上依次形成n型下层PD区（200）和n型上层PD区（201），二个n型区域以p型区为间隔；p+型钳位层（107）位于n型上层PD区（201）上方，即p型硅衬底（100）上表面；以上三个结构（107）（201）（200）共同构成钳位光电二极管；由该钳位光二极管与其周围的p型硅衬底（100）形成上层耗尽区（203）和下层耗尽区（202），两个耗尽区连在一起形成一个“袋状”耗尽区（202 & 203）；p+型钳位层（107）上方为金属反射层（103）；多晶硅传输栅TG（108）和多晶硅复位栅RST（109）与p型硅衬底（100）上表面隔着一层薄氧化层相连，形成金属氧化物半导体型结构；n型浮空扩散节点（114）、n型电源连接节点（115）位于p型阱（116）之中；p+型钳位层（107）右侧与TG栅（108）左侧相连；TG栅（108）右侧与n型FD区（114）左侧相连；n型FD区（114）右侧与RST栅（109）左侧相连；RST栅（109）右侧与n型VDD区（115）左侧相连；n型VDD区（115）通过金属线与电源（112）相连；n型...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，刘伯文，李嘉文，苗津，张培文，
申请(专利权)人：天津大学青岛海洋技术研究院，
类型：发明
国别省市：