[发明专利]一种像素单元、传感器以及传感阵列

说明书

本发明的实施方式提供一种像素单元、传感器以及传感阵列。该像素单元包括：电荷收集区，用于接收辐射生成光生电荷；传输栅，连接于电荷收集区与悬浮扩散节点之间，用于将光生电荷从电荷收集区转移至悬浮扩散节点；电势调整区，设置于电荷收集区外围，用于将光生电荷向电荷收集区中与传输栅连接的一侧集中。

技术领域

本发明的实施方式涉及微电子技术领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种像素单元、传感器、以及传感阵列。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器因其成本低并且较适于批量生产而备受关注。例如常见的CMOS传感器有基于光电二极管结构的CMOS传感器等。在远距离、高精度的测距场景中，由于光的传播速度很快，为了保证CMOS传感器能够及时接收反射辐射，就会要求CMOS传感器拥有较高的响应速度和精度，例如要求CMOS传感器的响应时间为几十纳秒。

而传统的光电二极管结构中由于光电二极管内部电势平坦，电荷转移主要依靠扩散运动，转移速度较慢，转移效率较低，从而会导致图像拖尾。传统的光电二极管结构中电荷传输沟道还可能会存在势垒和势阱等问题，同样也会导致图像拖尾。对于传统的光电二极管结构，电荷转移效率会直接影响光电传感器的响应速度和测量精度。

为了解决传统的光电二极管结构存在的问题，现有技术中通常会采用非均匀掺杂的方式产生调制电场来加速电荷的横向转移，但非均匀掺杂的工艺过程复杂，光电二极管结构生产的控制过程难度大。

发明内容

由于现有技术中采用非均匀掺杂的方式产生调制电场来加速电荷的横向转移，但非均匀掺杂的工艺过程复杂，光电二极管结构生产的控制过程难度大，因此亟待设计一种技术方案以解决上述技术问题。在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种像素单元、传感器、以及传感阵列。

在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种像素单元，包括：电荷收集区，用于接收辐射生成光生电荷；悬浮扩散节点，用于存储并输出所述电荷收集区生成的所述光生电荷；传输栅，连接于电荷收集区与悬浮扩散节点之间，用于将光生电荷从电荷收集区转移至悬浮扩散节点；电势调整区，设置于电荷收集区外围，用于将光生电荷向电荷收集区中与传输栅连接的一侧集中。

在本发明的一个实施例中，电势调整区由多晶电阻构成，多晶电阻的形状为条状或块状。

在本发明的一个实施例中，若电势调整区由多个块状多晶电阻构成，则多个块状多晶电阻之间通过金属导体连接，或者多个块状多晶电阻之间无连接物。

在本发明的一个实施例中，电源与电势调整区相连；电势调整区包括至少两个子调整区，其中，至少两个子调整区的连接处接地。可选的，至少两个子调整区呈对称排布。

在本发明的一个实施例中，若电势调整区由多个块状多晶电阻与金属导体构成，则电源的数量为一个，电源分别与至少两个子调整区中靠近传输栅的一端相连。

在本发明的一个实施例中，若电势调整区由多个块状多晶电阻构成，并且多个块状多晶电阻之间无连接物，则电源的数量为多个，多个块状多晶电阻中不同块状多晶电阻所连接的电源电压不同，且距离传输栅越近的块状多晶电阻所连接的电源电压越大。

在本发明的一个实施例中，若电势调整区由条状多晶电阻构成，并且与电势调整区相连的电源的数量为一个，则电势调整区包括至少两个子调整区，电源分别与至少两个子调整区中靠近传输栅的一端相连；且至少两个子调整区的连接处接地。可选的，至少两个子调整区呈对称排布。

在本发明的一个实施例中，电势调整区与传输栅距离越近的区域的电势越低。