[发明专利]背照式TDI图像传感器及其电子快门控制方法

说明书

技术领域

本发明属于TDI图像传感器技术领域，涉及一种背照式(BSI，Backside Illuminated)TDI(Time Delay Integration，时间延时积分)图像传感器及其电子快门控制方法。

发明背景

在CCD图像传感器应用中，电子快门技术可以减少运动模糊效应，因此被广泛应用。但是目前为止，这种技术还没有被应用于TDI图像传感器中。运动模糊是由于在曝光时间内，景物的运动造成的。在TDI图像传感器中，正在曝光积分的行随着景物的运动而“运动”。但是由于这种“运动”是随着TDI像素或者其栅极板而步进的，属于不连续运动，因此同样会发生运动模糊效应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效降低运动模糊效应的背照式TDI图像传感器及其电子快门控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明的背照式TDI图像传感器包括衬底，制备于衬底上的沟道，以及制备于沟道上的呈行列排布的栅极；其特征在于所述衬底内包含沿栅极列向间隔排布的阻隔层；阻隔层与衬底的接触面形成PN结，且阻隔层中心区域掺杂浓度η_b≥1000η_s，η_s为衬底掺杂浓度；阻隔层上方的栅极区为存储栅极区，相邻阻隔层间隔处上方的栅极区为积分栅极区，存储栅极区与积分栅极区之间的栅极区为隔离栅极区；存储栅极区、积分栅极区、隔离栅极区均至少包含一行栅极。

存储栅极区和积分栅极区包含的栅极行数可以相等也可以不相等。

进一步，本发明的背照式TDI图像传感器还包括抗晕光漏极和抗晕光栅极；抗晕光漏极105制作于相邻列栅极之间的沟道上并沿栅极列向延伸；各抗晕光栅极104制作于对应积分栅极区一侧的衬底101上，并且各抗晕光栅极104与抗晕光漏极105相接。

所述隔离栅极区优选包含一行栅极。

所述阻隔层中心区域至边缘掺杂浓度呈对数分布逐渐减小。

上述背照式TDI图像传感器电子快门控制方法，包括下述步骤：

步骤一、

在积分时间内，通过时序控制存储栅极区S_2n、积分栅极区I_2n-1、隔离栅极区G_m中的各栅极电压，使曝光时衬底中产生的电荷在积分栅极区I_2n-1下的沟道中被收集形成有效信号电荷包,隔离栅极区G_m在相邻积分栅极区I_2n-1与存储栅极区S_2n下方的沟道之间产生一个势垒，防止两边的电荷包混合；然后通过时序控制隔离栅极区G_m电压使积分栅极区I_2n-1下方有效信号电荷包转移到相邻存储栅极区S_2n下方沟道中；其中n＝1,2，.....N/2，N为积分栅极区和存储栅极区总数，m＝1,2，.....M，M为隔离栅极区个数；

在存储时间内，通过时序控制存储栅极区、积分栅极区、隔离栅极区中的各栅极电压使隔离栅极区G_m在相邻积分栅极区I_2n-1与存储栅极区S_2n下方沟道之间产生一个势垒，有效信号电荷包留存在存储栅极区S_2n下的沟道中，此时衬底中产生的电子漂移或扩散至积分栅极区I_n下的沟道中形成非有效信号电荷包；然后，通过时序控制隔离栅极区G_m电压使积分栅极区I_2n-1下的非有效信号电荷包转移到相邻存储栅极区S_2n下方沟道中或被清空，同时存储栅极区S_2n下方沟道中的有效信号电荷包转移到相邻积分栅极区I_2n+1下的沟道中，最末一个存储栅极区S_N下的有效信号电荷包被读出；

步骤二、

在积分时间内，通过时序控制存储栅极区、积分栅极区、隔离栅极区中的各栅极电压使曝光时衬底中产生的电荷在积分栅极区I_2n-1下的沟道中被收集并与该处有效信号电荷包累积在一起,隔离栅极区G_m在相邻积分栅极区I_2n-1与存储栅极区S_2n下方沟道之间产生一个势垒，防止两边的电荷包混合；然后通过时序控制隔离栅极区G_m电压使积分栅极区I_2n-1下方有效信号电荷包转移到相邻存储栅极区S_2n下方沟道中；