【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路领域，特别涉及一种像元结构及cmos图像传感器。
技术介绍
1、cmos图像传感器以其高集成度、图像信息随机读取、低功耗、低成本等优点，目前得到广泛应用。在一些科学级应用中，为在低光照条件下获得较大的信号响应，像素需要大的感光面积，即大尺寸光电二极管(photodiode，pd)。
2、大尺寸像素的横截面方向(平面方向)的尺寸远大于深度方向(厚度方向)的尺寸，使得光电二极管内部的耗尽程度不足，且内部电势分布较为平坦，使得其成像质量较差(量子效率低、图像拖尾等)。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种像元结构及cmos图像传感器，以提高像元结构的成像质量。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的像元结构，用于与传输管连接，所述像元结构包括p型衬底及形成于所述p型衬底中且与所述传输管连接的钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括：
3、环形隔离单元，用于定义感光区；
4、p型钳位层，位于所述感光区的表层；
5、至少两个n型埋层，同层排布于所述感光区的p型钳位层下，且沿远离所述传输管的方向依次相接排列；
6、至少两个p型埋层，同层设于相邻所述n型埋层的交界面的两端且位于所述n型埋层中；
7、其中，距所述传输管较远的所述n型埋层的掺杂浓度小于或等于距所述传输管较近的所述n型埋层的掺杂浓度；和/或，距所述传输管较远的所述p型埋层的掺杂浓度大于或等于距所述传输管较近的所述p型埋层
8、可选的，所述环形隔离单元包括环绕所述感光区的p型注入层和/或沟槽隔离结构。
9、可选的，所述p型埋层的横截面图形包括靠近所述传输管的近端及远离所述传输管的远端，所述近端的尺寸小于所述远端的尺寸。
10、可选的，所述p型埋层的横截面图形的尺寸由所述近端逐渐增大至所述远端。
11、可选的，所述感光区呈矩形状，所述传输管设于所述感光区的一矩形边上并跨越所述环形隔离单元连接所述n型埋层，将所述感光区沿平行于所述矩形边的方向划分为至少两个所述n型埋层。
12、可选的，至少两个所述n型埋层的掺杂浓度沿远离所述传输管的方向顺次降低。
13、可选的，所述感光区呈矩形状，所述传输管设于所述感光区的一矩形边的中间位置，设于同一交界面的两个所述p型埋层具有相同的掺杂浓度和/或横截面面积。
14、可选的，所述传输管设于所述矩形边的非中间位置，在同一交界面的两个所述p型埋层中，距所述传输管较近的p型埋层的掺杂浓度小于距所述传输管较远的p型埋层的掺杂浓度，和/或，距所述传输管较近的p型埋层的横截面面积小于距所述传输管较远的p型埋层的掺杂浓度。
15、可选的，在位于所述传输管同一侧的p型埋层中，至少两个所述p型埋层的掺杂浓度沿远离所述传输管的方向顺次增加；和/或，至少两个所述p型埋层的横截面面积沿远离所述传输管的方向顺次增大。
16、基于本专利技术的另一方面，还提供一种cmos图像传感器，包括像元结构、浮空节点及连接所述像元结构与所述浮空节点的传输管，所述像元结构包括p型衬底及形成于所述p型衬底中且与所述传输管连接的钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括：
17、环形隔离单元，用于定义感光区；
18、p型钳位层，位于所述感光区的表层；
19、至少两个n型埋层，同层排布于所述感光区的p型钳位层下，且沿远离所述传输管的方向依次相接排列；
20、至少两个p型埋层，同层设于相邻所述n型埋层的交界面的两端且位于所述n型埋层中；
21、其中，距所述传输管较远的所述n型埋层的掺杂浓度小于或等于距所述传输管较近的所述n型埋层的掺杂浓度；和/或，距所述传输管较远的所述p型埋层的掺杂浓度大于或等于距所述传输管较近的所述p型埋层的掺杂浓度；和/或，距所述传输管较远的所述p型埋层的横截面图形面积大于或等于距所述传输管较近的所述p型埋层的的横截面图形面积。
22、综上所述，本专利技术在感光区的p型钳位层下设置至少两个n型埋层及至少两个p型埋层，上述n型埋层同层排布且沿远离传输管的方向顺次排列，上述p型埋层同层设于相邻n型埋层的交界面的两端且位于n型埋层中，其中，距传输管较远的n型埋层的掺杂浓度小于或等于距传输管较近的n型埋层的掺杂浓度；和/或，距传输管较远的p型埋层的掺杂浓度大于或等于距传输管较近的p型埋层的掺杂浓度；和/或，距传输管较远的p型埋层的横截面图形面积大于或等于距传输管较近的p型埋层的的横截面图形面积，在感光区内形成相对传输管由远及近的电势梯度，以改善离传输管距离较远而电场较弱的问题(电势平坦)，从而提高整体的电荷传输效率，改善图像拖尾问题。而且，交界面两侧的p型埋层由n型埋层的两侧伸向传输管所在区域，以提高对n型埋层的耗尽，同时提高传输管所在区域相对两侧的电势以利于光生电荷由两侧向传输管转移。
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1.一种像元结构，用于与传输管连接，其特征在于，所述像元结构包括P型衬底及形成于所述P型衬底中且与所述传输管连接的钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括：
2.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述环形隔离单元包括环绕所述感光区的P型注入层和/或沟槽隔离结构。
3.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述P型埋层的横截面图形包括靠近所述传输管的近端及远离所述传输管的远端，所述近端的尺寸小于所述远端的尺寸。
4.根据权利要求3所述的像元结构，其特征在于，所述P型埋层的横截面图形的尺寸由所述近端逐渐增大至所述远端。
5.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述感光区呈矩形状，所述传输管设于所述感光区的一矩形边上并跨越所述环形隔离单元连接所述N型埋层，将所述感光区沿平行于所述矩形边的方向划分为至少两个所述N型埋层。
6.根据权利要求5所述的像元结构，其特征在于，至少两个所述N型埋层的掺杂浓度沿远离所述传输管的方向顺次降低。
7.根据权利要求5所述的像元结构，其特征在于，所述感光区呈矩形状，所述传
8.根据权利要求5所述的像元结构，其特征在于，所述传输管设于所述矩形边的非中间位置，在同一交界面的两个所述P型埋层中，距所述传输管较近的P型埋层的掺杂浓度小于距所述传输管较远的P型埋层的掺杂浓度，和/或，距所述传输管较近的P型埋层的横截面面积小于距所述传输管较远的P型埋层的掺杂浓度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的像元结构，其特征在于，在位于所述传输管同一侧的P型埋层中，至少两个所述P型埋层的掺杂浓度沿远离所述传输管的方向顺次增加；和/或，至少两个所述P型埋层的横截面面积沿远离所述传输管的方向顺次增大。
10.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括像元结构、浮空节点及连接所述像元结构与所述浮空节点的传输管，所述像元结构包括P型衬底及形成于所述P型衬底中且与所述传输管连接的钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括：
...【技术特征摘要】
1.一种像元结构，用于与传输管连接，其特征在于，所述像元结构包括p型衬底及形成于所述p型衬底中且与所述传输管连接的钳位光电二极管，所述钳位光电二极管包括：
2.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述环形隔离单元包括环绕所述感光区的p型注入层和/或沟槽隔离结构。
3.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述p型埋层的横截面图形包括靠近所述传输管的近端及远离所述传输管的远端，所述近端的尺寸小于所述远端的尺寸。
4.根据权利要求3所述的像元结构，其特征在于，所述p型埋层的横截面图形的尺寸由所述近端逐渐增大至所述远端。
5.根据权利要求1所述的像元结构，其特征在于，所述感光区呈矩形状，所述传输管设于所述感光区的一矩形边上并跨越所述环形隔离单元连接所述n型埋层，将所述感光区沿平行于所述矩形边的方向划分为至少两个所述n型埋层。
6.根据权利要求5所述的像元结构，其特征在于，至少两个所述n型埋层的掺杂浓度沿远离所述传输管的方向顺次降低。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：周炎洁，李梦，梁永浩，赵昕，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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