非对称融合视觉传感器像素结构及其制备与信号控制方法技术

本发明专利技术涉及非对称融合视觉传感器像素结构及其制备与信号控制方法，该动态视觉传感器像素包括：混合型衬底，氧化埋层，三个像素有源区，两个读出晶体管有源区，欧姆接触区域，三个顶层硅沟道区，以及在沟道区之上的栅氧化层，栅极，两个深槽隔离侧墙，一个浅槽隔离侧墙，栅极侧墙，栅极金属接触，源极金属接触，漏极金属接触，衬底金属接触。本发明专利技术基于单晶体管光电子原位探测器结构，在紧凑的像素架构内部可同时读出光强绝对信号和差分信号，实现了传统图像传感器光强数据和动态视觉传感器事件数据的融合，为PISD在下一代新型动态视觉传感器中的应用奠定了基础。的应用奠定了基础。的应用奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
非对称融合视觉传感器像素结构及其制备与信号控制方法


[0001]本专利技术属于半导体图像感测
，涉及一种非对称融合视觉传感器像素结构及其制备与信号控制方法。

技术介绍

[0002]以CMOS图像传感器(CIS)为代表的主流技术已经发展成熟，但其基本原理为PN结在一帧曝光时间范围内进行光电积分，因此不利于大动态范围(High Dynamic Range)高速动态画面成像。近十余年来，动态视觉传感器(Dynamic Vision Sensor)引起了学术界和工业界的广泛兴趣，基于事件相机(Event Camera)和帧差法(Frame difference)的动态视觉技术被提出，有望解决传统CIS技术在动态成像方面应用的瓶颈(参见G.Kim,M.Barangi,Z.Foo,N.Pinckney,S.Bang,D.Blaauw,and D.Sylvester,"A 467nW CMOS visual motion sensor with temporal averaging and pixel aggregation."pp.480
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称融合视觉传感器像素结构，其特征在于，包括底部的抗反射层、以及位于抗反射层上的混合型衬底与左侧衬底，其中，所述混合型衬底上形成有浅槽隔离侧墙和衬底欧姆接触区域，并支撑起上方的第一氧化埋层与最上层的第一顶层区域，所述第一顶层区域包括三段像素有源区、位于两相邻像素有源区之间的第一顶层沟道区，两道第一顶层沟道区的上方还分别设有主体栅极与复位栅极，所述复位栅极位于主体栅极的左侧，所述主体栅极与复位栅极分别通过其下方的栅氧化层控制对应的第一顶层沟道区的通断，所述主体栅极与复位栅极的两侧均形成保护性侧墙，在混合型衬底的左右两侧形成深槽隔离侧墙，所述的左侧衬底支撑起上方的第二氧化埋层和最上层的第二顶层区域，所述第二顶层区域包括两段读出晶体管有源区、以及位于两读出晶体管有源区之间的第二顶层沟道区，所述第二顶层沟道区上方设有读出晶体管栅极，该读出晶体管栅极也通过其下方的栅氧化层控制第二顶层沟道区的通断，所述读出晶体管栅极的两侧也均形成保护性侧墙，复位栅极右侧的像素有源区、读出晶体管栅极右侧的读出晶体管有源区上还分别设有源极金属接触电极，位于主体栅极右侧的像素有源区、复位栅极左侧的像素有源区、读出晶体管栅极左侧的读出晶体管有源区上则分别设有漏极金属接触电极，所述衬底欧姆接触区域上设有衬底金属接触电极，所述主体栅极、复位栅极和读出晶体管栅极上则分别设有栅极金属接触电极。2.根据权利要求1所述的一种非对称融合视觉传感器像素结构，其特征在于，所述的混合型衬底与左侧衬底均为半导体，分别独立的选自硅、锗、锗硅、氮化镓或铟镓砷；像素有源区、读出晶体管有源区、第一顶层沟道区和第二顶层沟道区也均采用半导体，且分别独立的选自硅、锗、锗硅、氮化镓或铟镓砷；所述第一氧化埋层、第二氧化埋层分别独立的为二氧化硅、氧化铝或氧化铪绝缘材料。3.根据权利要求1所述的一种非对称融合视觉传感器像素结构，其特征在于，所述的混合型衬底与左侧衬底为P型轻掺杂，掺杂浓度为10
15
‑
10
17
cm
‑3；所述像素有源区、读出晶体管有源区则为N型重掺杂，掺杂浓度为10
19
‑
10
21
cm
‑3；所述衬底欧姆接触区域为P型重掺杂，掺杂浓度为10
19
‑
10
21
cm
‑3。4.如权利要求1
‑
3任一所述的一种非对称融合视觉传感器像素结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在起始的绝缘层上硅晶片上，通过刻蚀与外延形成混合型衬底、左侧衬底、第一氧化埋层、第二氧化埋层、以及第一顶层沟道区和第二顶层沟道区；(2)光刻并刻蚀后，在混合型衬底中氧化生长形成一处浅槽隔离侧墙和两处深槽隔离侧墙；(3)光刻并离子注入形成衬底欧姆接触区；(4)在结构上淀积生长栅极氧化层和外延生长栅极材料，光刻并刻蚀后得到主体栅极、复位栅极和读出晶体管栅极；(5)通过原子层沉积形成保护性侧墙；(6)光刻并刻蚀除掉主体栅极、复位栅极和读出晶体管栅极覆盖的顶层硅部分，后外延生长并原位掺杂，得到像素有源区和读出晶体管有源区；(7)光刻并打开各栅极、源漏极接触区、衬底欧姆接触区窗口，淀积金属并退...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坚，万景，蒋玉龙，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：