[发明专利]电荷快速转移的四管有源像素及其制作方法

权利要求书

1.一种电荷快速转移的四管有源像素，包括制作在P型衬底上的光电二极管N区及其表面钳位层、传输管、复位管、源跟随器和选通管，其特征在于，所述的光电二极管N区包括第一N型注入层(8)和设置在其上的第二N型注入层(9)，第一注入层(8)比第二注入层(9)的掺杂浓度低，两个N型注入层的版图位置与传输管的多晶硅栅的版图位置存在交叠区；在交叠区和传输管的栅下区域设置有掺杂浓度不均衡的P型硅半导体注入层，该P型硅半导体注入层的掺杂浓度在交叠区处最高；传输管的多晶硅的栅极的掺杂在交叠区一侧(12)为N-掺杂，非交叠区一侧(13)为N+掺杂；在光电二极管N区的非交叠区与硅表面之间设置一层作为通过P型注入形成的表面钳位层(3)。

2.根据权利要求1所述的四管有源像素，其特征在于，光电二极管N区的两个N型注入层(8，9)，按照下列的N型杂质离子注入形成：第一次注入剂量在0.5e12～1e13/cm²之间，能量在20～500kev之间，第二次注入剂量在1e12～2e14/cm²之间，能量在5～300kev之间，退火后，掺杂浓度从交叠区向光电二极管N区的边缘逐渐递减。

3.根据权利要求1所述的四管有源像素，其特征在于，P型硅半导体注入层在交叠区处(10)的掺杂浓度范围在1e16～2e19/cm³之间；P型硅半导体注入层在除交叠区之外的传输管的多晶硅栅下位置(11)的掺杂浓度范围在1e15～1e18/cm³之间。

4.根据权利要求1所述的四管有源像素，其特征在于，传输管的多晶硅的栅极的掺杂在交叠区一侧(12)的浓度范围在1e16～1e19/cm³之间，非交叠区一侧(13)的浓度范围在1e18～5e20/cm³之间。

5.根据权利要求1所述的四管有源像素，其特征在于，所述的光电二极管的表面钳位层(3)的注入能量范围是5～250kev，剂量范围是5e12～1e15/cm²。

6.一种权利要求1所述的四管有源像素的制作方法，光电二极管N区的版图位置与传输管的多晶硅栅的版图位置存在交叠区，其特征在于，所述的光电二极管及传输管按照下列方法制作：

(1)在P型衬底上进行两次N型注入，形成光电二极管N区，第一次注入比第二次注入的掺杂浓度低，注入能量高；

(2)在光电二极管N区贴近硅表面进行一次P型注入，形成栅下交叠区的浓度较高的P型注入层(10)，其注入能量范围是5～100kev，注入剂量范围是1e12～1e14/cm²；

(3)在整个传输管区域做一次低剂量低能量的P型注入，形成栅下非交叠区的浓度较低的P型注入层(11)，其注入能量范围是5～80kev，剂量范围是0.5e12～1e13/cm²；

(4)在传输管的多晶硅栅上将传输管栅靠近光电二极管的部分用光刻胶掩蔽，对栅的非交叠区域进行高剂量的N型离子注入，其注入能量范围是20～80kev，剂量范围是1e13～8e15/cm²；

(5)经过退火，在传输管的栅极的交叠区处形成低浓度的N型掺杂；

(6)进行一次高浓度的P型注入形成光电二极管N区的表面钳位层(3)，其注入能量范围是5～250kev，剂量范围是5e12～1e15/cm²。

7.根据权利要求6所述的四管有源像素，其特征在于，第(1)步中，按照下列的N型杂质离子注入形成，第一次注入剂量在0.5e12～1e13/cm²之间，能量在20～500kev之间，第二次注入剂量在1e12～2e14/cm²之间，能量在5～300kev之间，退火后，掺杂浓度从交叠区向光电二极管N区的边缘逐渐递减。