[发明专利]一种探测器像素单元、图像传感器和探测方法

说明书

本申请提供了一种探测器像素单元，包括：光电二极管，包括N型掺杂区域和表面P型掺杂区域；N型掺杂的浮动扩散节点；所述浮动扩散节点包含于P阱掺杂区中；具有转移功能的晶体管，包含栅极，栅极下方的氧化层，所述氧化层下方还包含第一表面P型掺杂区，还包含位于所述第一表面P型掺杂区之下的第一N型掺杂区，所述第一N型掺杂区用于降低所述光电二极管的N型掺杂区至所述浮动扩散节点的电子转移势垒，通过设置第一N型掺杂区和第一表面P型掺杂区保证了器件工作电压低功耗小的特点，也保证了光生电荷传输的可靠性。

技术领域

本申请涉及探测技术领域，特别涉及一种探测器像素单元、图像传感器和探测方法。

背景技术

在探测技术领域越来越多的技术不断被推出，为了保证图像或者测距等应用领域的高效快速探测的目标信息，探测信息的获得效率也越来越受到关注，探测器的像素单元对于光的吸收率将直接影响探测器获得的图像质量或者测距过程中数据的准确性，通常这类型的探测器包含光电转化元件，其可将入射光转化成电信号，可以大致分为电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)两种类型，其中CMOS是将电荷转化为每个单位像素的电压，并通过切换操作从信号线输出信号，通过上述两种光电转化器件的至少一种转化形成的光生电荷需要通过器件内部传输到浮动扩散节点上输出，在实际的器件使用过程中，传输栅的栅极施加一定的电压，会在栅极下方的像素区域上形成光电传输通道，这样在光电转化区域转化的光生电子会经过上述的光电传输通道转移至浮动扩散区，进而通过后续电路读出进一步进行处理可以获得需要的信息，包括图像信息和距离信息深度信息等等。在这种情况下需要在传输晶体管的栅极施加较大的电压，一方面会造成芯片内电路工作电压较高，器件之间的相互影响会变大对于现在越来越高集成度下器件的缩小将成为一个较大的制约因素，另一方面较高的电压意味着传感器的功耗较高芯片驱动需要较高的功耗。在目前的器件设计条件下，从器件的光电转化区将产生的光生电荷转移至浮动扩散节点时两个区域之间存在一个势垒，外加电源电压需要克服该势垒电压之后才能实现两者之间的导通，进而实现电荷的转移。在实际的使用过程中，尤其是针对于测距或者深度信息获取时，需要足够的光生电荷并保证足够高的转移速度来确保在测距过程中的电荷快速高效地转移，如果像之前的像素单元设计，电荷转移需要比较高的阈值电压，而且光生电荷区域至浮动扩散节点之间具有较高的夹断电压，这样就会导致在电压存在较大波动时传输通道被夹断的风险，这些因素会影响整个的光电转移效率。

因此，设计出一种能够降低光生电荷产生区域至浮动扩散节点之间电势垒保证器件工作的高效和可靠性是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种探测器像素单元，以解决现有探测单元不能应对多目标高精度快速探测的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种探测器像素单元，包括：光电二极管，包括N型掺杂区域和表面P型掺杂区域；N型掺杂的浮动扩散节点；所述浮动扩散节点包含于P阱掺杂区中；具有转移功能的晶体管，包含栅极，栅极下方的氧化层，所述氧化层下方还包含第一表面P型掺杂区，还包含位于所述第一表面P型掺杂区之下的第一N型掺杂区，所述第一N型掺杂区用于降低所述光电二极管的N型掺杂区至所述浮动扩散节点的电子转移势垒。

可选地，所述第一N型掺杂区至少一端与所述浮动扩散节点或所述光电二极管的N型掺杂区连接，在所述具有转移功能晶体管所在区域投影面积超过所述转移晶体管的一半。

可选地，所述第一N型掺杂区连通所述浮动扩散节点和所述光电二极管的N型掺杂区。

可选地，所述第一表面P型掺杂区连接所述表面P型掺杂区域和所述浮动扩散节点。

可选地，所述第一表面P型掺杂区的P型材料掺杂浓度小于所述表面P型掺杂区域的P型材料掺杂浓度。