[发明专利]一种CMOS图像传感器像素结构

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种CMOS图像传感器像素结构。

背景技术

图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。制造图像传感器器件的基体材料是半导体硅，但是硅不是完美的器件材料，在器件工作时会伴随有噪声，器件噪声影响了图像传感器采集图像的质量。

在现有技术中，CMOS图像传感器的像素结构，如图1所示，包括电路示意图和虚线框中的平面示意图两部分。图1中，所示像素的元器件包括：光电二极管101、电荷传输晶体管102、复位晶体管103、源跟随晶体管104和选择晶体管105、漂浮有源区106；VTX为电荷传输晶体管102的栅极端，VRX为复位晶体管103的栅极端，VSX为选择晶体管105的栅极端，Vdd为电源电压，Output为信号输出端，STI为浅槽隔离区。光电二极管101接收外界入射的光线，产生光电信号；开启电荷晶体管102，将光电二极管101中的光电信号转移至漂浮有源区106区，由源跟随晶体管104所探测到的漂浮有源区106区势阱内电势变化信号经Output输出端读取并保存。

现有技术中的电荷传输晶体管102在处于开启工作状态时，其沟道中汇聚电荷电子以形成导电通道；而电荷传输晶体管102在关闭的过程中，其沟道电子会同时流入光电二极管101和漂浮有源区106区中，如图1所示；但电荷传输晶体管102多次开启并关闭的操作中，每次沟道电子流入到光电二极管101中的数量不会相等，流入到漂浮有源区106区的数量也不会相等，此不相等的电子数量形成了电荷传输晶体管102的器件噪声。像素中的器件噪声混淆在图像信号中，使采集到的图像信号不能反映实物真实信息，特别是暗光环境下的实物图像变得模糊不清。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的、降低器件噪声的CMOS图像传感器像素结构。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的CMOS图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、选择晶体管、漂浮有源区，所述电荷传输晶体管的栅极制作在所述半导体基体内部，所述电荷传输晶体管的栅极与所述光电二极管之间设置有P型离子隔离区。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的CMOS图像传感器像素结构，由于像素中的电荷传输晶体管的栅极制作在半导体基体内部，并且在电荷传输晶体管栅极与光电二极管之间设置了P型离子隔离区，所述电荷传输晶体管工作时，其沟道附近的电场方向由电荷传输晶体管栅极指向光电二极管，沿着电场线方向的电势逐渐降低；电荷传输晶体管从开启状态转换到关闭状态过程中，P型离子隔离区和电荷传输晶体管沟道中的电子只能沿着电场线的反方向移动，而不会流入光电二极管中，因此本发明的像素结构中的电荷传输晶体管不会产生噪声。

附图说明

图1是现有技术的CMOS图像传感器像素结构示意图。

图2是本发明的CMOS图像传感器的像素结构示意图。

图3是本发明的CMOS图像传感器像素结构中图2所示切线1位置的切面示意图。

图4是本发明的CMOS图像传感器像素结构中图2所示切线2位置的切面示意图。

图5是本发明的CMOS图像传感器像素结构进行电荷转移操作时，图2所示切线1位置的切面示意图。

图6是本发明的CMOS图像传感器像素结构进行电荷转移操作时，光电二极管和电荷传输晶体管的平面部分示意图。

图7是本发明的CMOS图像传感器像素结构进行电荷转移操作时，图6所示切线3位置的势阱示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的CMOS图像传感器像素结构，其较佳的具体实施方式是：

包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、复位晶体管、源跟随晶体管、选择晶体管、漂浮有源区，所述电荷传输晶体管的栅极制作在所述半导体基体内部，所述电荷传输晶体管的栅极与所述光电二极管之间设置有P型离子隔离区。

所述电荷传输晶体管的栅极与光电二极管之间的距离大于等于0.2um，所述电荷传输晶体管的栅极与光电二极管之间的平行交叠区大于等于0.3um，所述电荷传输晶体管的栅极在半导体基体中的深度大于等于0.3um。