[实用新型]能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种CMOS图像传感器像素，尤其涉及一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素。

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。

在现有技术中，CMOS图像传感器一般采用四晶体管像素(4T)结构。如图1所示，是采用CMOS图像传感器4T有源像素结构的示意图，包括虚线框内的横截面示意图和虚线框外的电路示意图两部分。4T有源像素的元器件包括：光电二极管的N型区101，光电二极管的P型PIN层102，电荷传输晶体管103，复位晶体管104，漂浮有源区105，P型阱区106，复位晶体管漏端107，源跟随晶体管108，行选择晶体管109，列位线110；TX为晶体管103的栅极端，RX为晶体管104的栅极端，SX为晶体管109的栅极端，Vdd为电源电压。光电二极管接收外界入射的光线，产生光电信号；开启晶体管103，将光电二极管中的光电信号转移至漂浮有源区(FD)区后，由晶体管108所探测到的FD势阱内电势变化信号经110读取并保存。

图2a、2b示出了图1虚线框内器件部分，在进行光电电荷转移操作时的势阱示意图。图中，201为光电二极管区的势阱，202为FD区势阱，203为电荷转移晶体管，204为复位晶体管，Vpin为光电二极管的完全耗尽电势，Vfd为FD区的复位电势；其中图2a为开启电荷转移晶体管进行电荷转移时的势阱图，图2b为电荷转移完毕后关闭电荷转移晶体管的势阱图。由图2a、2b所示，可得FD区的线性信号摆幅为Vfd-Vpin，其中低于Vpin部分的信号为非线性无效信号。由此可见，上述现有技术中，漂浮有源区低于光电二极管完全耗尽电势部分的光电信号没有被利用，信号摆幅被限制到Vfd-Vpin。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，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、行选择晶体管以及漂浮有源区，靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，所述N型杂质离子区与所述漂浮有源区相接，并且不与所述光电二极管相接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，由于靠近所述漂浮有源区一侧的电荷传输晶体管沟道处设有N型杂质离子区，N型杂质离子区与漂浮有源区相接，并且不与光电二极管相接，能有效提高像素的电势信号摆幅，拓展像素的电荷饱和阱容量及动态范围，传感器采集到了高照明时更多的实物信息，有效提升了图像传感器输出的图像品质。

附图说明

图1是现有技术的CMOS图像传感器的四晶体管有源像素结构示意图。

图2a是现有技术的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，开启电荷转移晶体管进行电荷转移时的势阱示意图。

图2b是现有技术的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，电荷转移完毕后关闭电荷转移晶体管的势阱示意图。

图3是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器的四晶体管有源像素结构示意图。

图4a是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，开启电荷传输晶体管进行电荷转移时的势阱示意图。

图4b是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素在进行电荷转移操作时，电荷转移完毕后关闭电荷转移晶体管的势阱示意图。

图5是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的P型阱工艺步骤完毕后的横截面示意图。

图6是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工艺旋涂光刻胶步骤。

图7是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工艺曝光并显影步骤。

图8是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工艺N型离子注入步骤。

图9是本实用新型实施例中的CMOS图像传感器像素制作工艺中的N型离子区工艺清洗光刻胶步骤。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的能提高信号摆幅的CMOS图像传感器像素，其较佳的具体实施方式是：