一种高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控制方法，像素在p型衬底上注入有NPPD区域和DNPPD区域，DNPPD区域尺寸大于NPPD区域，NPPD区域上方设有P+层注入；位于p型衬底上方一侧的P阱中设有N型掺杂的浮置扩散节点FD和复位节点；位于p型衬底另一侧的STI和深P阱注入将相邻像素光电二极管的隔离；像素背面的N型区域位于DNPPD区域下方，DTI将该N型区域与相邻的P型区域隔离。通过结构上的改进配合相应的驱动时序控制方案，在提升量子效率的同时，减小像素内拖尾电荷对时域光响应噪声的影响，有效抑制像素内拖尾电荷对时域光响应噪声的影响。响应噪声的影响。响应噪声的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控制方法


[0001]本专利技术涉及一种集成电路技术，尤其涉及一种高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控制方法。

技术介绍

[0002]量子效率反映了光电探测器的光电转换能力，是衡量图像传感器成像质量的重要指标之一。高量子效率设计技术在航空航天，医学电子等领域有着广泛应用。
[0003]为了提升像素量子效率，传统设计方法通常采用增大像素尺寸、通过多次N型离子注入增大像素耗尽区深度、衬底加反向偏压等方式进行像素设计。然而在这种高量子效率像素设计方法下，随着N型离子注入尺寸与深度的增加，光电二极管区域最大电势Vpin显著增加，将导致存储电子无法完全耗尽的情况。
[0004]由于像素FD节点在曝光过程中电位不恒定，PD内不同电子数状态下的电子转移效率存在差异，因此，残余的电荷将对像素下一次曝光读出造成影响，导致在同一光强下，同一像素不同次读出的电子数存在差异，时域上的光响应噪声。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控制方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的高量子效率低图像拖尾像素结构，像素在p型衬底100上注入有NPPD区域108和DNPPD区域106，所述DNPPD区域尺寸大于所述NPPD区域，所述NPPD区域上方设有P+层注入110；r/>[0009]位于所述p型衬底100上方一侧的P阱113中设有N型掺杂的浮置扩散节点FD111和复位节点112；
[0010]位于所述p型衬底100另一侧的STI109和深P阱注入107将相邻像素光电二极管的隔离；
[0011]像素背面的N型区域105位于所述DNPPD区域106下方，DTI104将该N型区域105与相邻的P型区域隔离。
[0012]上述的高量子效率低图像拖尾像素结构的驱动时序控制方法，包括：
[0013]复位阶段，复位栅RST开启对FD节点进行复位，SEL开启采样复位信号，之后Vdrain_n接5V电压对PD区域进行复位；
[0014]曝光阶段，Vdrain_n接0.2V电压，Vsub接
‑
0.3V电压；
[0015]读出阶段，传输栅TX开启，将光电子转移至FD内，之后SEL开启，对读出信号进行采样。
[0016]与现有技术相比，本专利技术所提供的高量子效率低图像拖尾像素结构与驱动时序控
制方法，通过结构上的改进配合相应的驱动时序控制方案，在提升量子效率的同时，减小像素内拖尾电荷对时域光响应噪声的影响，有效抑制像素内拖尾电荷对时域光响应噪声的影响。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供高量子效率低图像拖尾像素结构示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例背面方向2X2像素的俯视图。
[0019]图3为本专利技术实施例像素工作时序示意图。
[0020]图4为本专利技术实施例不同工作状态下像素电势分布示意图，图中(a)和(b)分别为复位阶段与曝光阶段PD区域沿A
‑
A
’
电势分布示意图，(c)为PD区域沿B
‑
B
’
电势分布示意图。
[0021]图中：
[0022]标号名称中文名100PsubP型衬底101M1金属线一102M2金属线二103Hik介质Hik介质104DTI深沟槽隔离105背面N型区域背面N型区域106DNPPD光电二极管深N型注入107DPW深P阱注入108NPPD光电二极管N型注入109STI浅沟槽隔离110P+P型重掺杂111FD浮置扩散节点112复位节点复位节点113PwellP阱114多晶硅传输栅多晶硅传输栅115多晶硅复位栅多晶硅复位栅116源极跟随器晶体管源极跟随器晶体管117行选晶体管行选晶体管 PD光电二极管 TX传输信号 RST复位信号 SF源极跟随器节点信号 SEL行选信号 VDD电源信号 Vsub衬底电压信号 Vdrain背面N型区域的复位信号
具体实施方式
[0023]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0025]术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
[0026]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
[0027]术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
[0028]除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
[0029]术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
[0030]本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本专利技术实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0031]本专利技术的高量子效率低图像拖尾像素结构，像素在p型衬底100上注入有NPPD区域108和DNPPD区域106，所述DN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高量子效率低图像拖尾像素结构，其特征在于，像素在p型衬底(100)上注入有NPPD区域(108)和DNPPD区域(106)，所述DNPPD区域尺寸大于所述NPPD区域，所述NPPD区域上方设有P+层注入(110)；位于所述p型衬底(100)上方一侧的P阱(113)中设有N型掺杂的浮置扩散节点FD(111)和复位节点(112)；位于所述p型衬底(100)另一侧的STI(109)和深P阱注入(107)将相邻像素光电二极管的隔离；像素背面的N型区域(105)位于所述DNPPD区域(106)下方，DTI(104)将该N型区域(105)与相邻的P型区域隔离。2.根据权利要求1所述的高量子效率低图像拖尾像素结构，其特征在于：多晶硅传输栅(114)位于PD区域与浮置扩散节点FD(111)之间，并接TX信号；多晶硅复位栅(115)接RST信号；源极为浮置扩散节点FD(111)，漏极为复位节点(112)接VDD信号；源极跟随器晶体管(116)的栅极与浮置扩散节点FD(111)相连；漏极为复位节点(112)接VDD信号；源极与行选晶体管(117)的源极相连；行...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚雨琛，陈多金，旷章曲，王箐，王艳秀，戴显峰，
申请(专利权)人：上海韦尔半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：