[实用新型]光电传感器、可随机读取有源像素电路、图像传感器和相机装置

说明书

本实用新型提供光电传感器、可随机读取有源像素电路、图像传感器和相机装置。光电传感器包括掺杂区、衬底、掺杂源区、掺杂漏区和两隔离区；掺杂区设置于衬底底面，以与衬底形成光电二极管；且掺杂区形成有光电二极管的阴极，阴极用于接入正电压以使光电二极管工作在反偏区域；掺杂源区和掺杂漏区间隔设置于衬底的顶部，以与衬底形成场效应晶体管；掺杂源区顶面形成源极，掺杂漏区顶面形成漏极；两隔离区分别位于衬底的相对两侧，并分别自上而下从掺杂源区和掺杂漏区延伸至掺杂区处；衬底顶面自下而上依次形成有设置于掺杂源区和掺杂漏区之间的栅绝缘层和栅极；栅极用于接入电压以选择场效应晶体管的工作状态处于宽动态响应范围模式或高增益模式。

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及光电传感器、可随机读取有源像素电路、图像传感器和相机装置。

背景技术

光敏三极管是一种常用的集成光电传感器，它包含光电传感器和光电流放大两部分。传统的光敏三极管采用双极工艺制备和正面照射式(Front Side Illumination,FSI)，由于入射光需要经过钝化层、互连绝缘层及金属布线层才能到达感光区域从而被吸收。在此过程中，光线会被绝缘介质或金属反射而造成损失，或是经过多层绝缘介质发生折射而改变光路，这些因素会使量子效率降低。

除此之外，如图1和图2所示，传统的光敏三极管可以为NPN型，也可以为PNP型。在应用光敏三极管时，光敏三极管的集电极c1接入固定正电位VDD，发射极接地，基极b1悬空以用于感光。当光照L射在基极上时，基极b1和集电极c1之间产生光电流，并被光敏三极管进行放大而产生电流增益。但传统的光敏三极管相比于CMOS器件而言，体积较大，且与CMOS工艺不兼容，无法应用于高分辨图像传感器中。

实用新型内容

基于此，为解决光敏三极管量子效率较低、体积较大、且无法应用于图像传感器中的问题，本实用新型提供一种光电传感器、可随机读取有源像素电路、图像传感器和相机装置。

根据本实用新型实施例的第一方面，本实用新型提供了一种光电传感器，包括掺杂区、衬底、掺杂源区、掺杂漏区和两隔离区；

所述掺杂区设置于衬底底面，以与衬底形成光电二极管；且所述掺杂区形成有光电二极管的阴极，所述阴极用于接入正电压以使光电二极管工作在反偏区域；

所述掺杂源区和所述掺杂漏区间隔设置于所述衬底的顶部，以与衬底形成场效应晶体管；所述掺杂源区顶面形成有源极，所述掺杂漏区顶面形成有漏极；

所述两隔离区分别位于衬底的相对两侧，并分别自上而下从掺杂源区和掺杂漏区延伸至掺杂区处，用以隔离相邻像素或相邻传感器；

所述衬底顶面自下而上依次形成有设置于掺杂源区和掺杂漏区之间的栅绝缘层和栅极；所述栅极用于接入电压以选择场效应晶体管的工作状态处于宽动态响应范围模式或高增益模式。

相比于现有技术，本实用新型光电传感器至少产生了以下有益技术效果：

本实用新型通过在一个衬底的顶面形成掺杂源区、掺杂漏区、栅极绝缘层和栅极，并在所述衬底的底面形成掺杂区和阴极，形成共衬底的光电二极管和场效应晶体管的背照式集成光电传感器。从而利用背照式和上述结构的优点，可以解决相关技术中的光敏三极管量子效率较低、体积较大、且无法应用于图像传感器中的技术问题，还可以与背照式CMOS图像传感器的制备工艺相兼容，可被制备成小尺寸器件用于图像传感器中。另外，由于在后续应用中，可能要应用多个光电传感器集成所需的感光器件，例如，图像传感器或相机或显示装置，但不限于此。这么一来，多个光电传感器一般要排列成阵列式，因此必然会存在光电传感器相邻设置的情形，则相邻的光电传感器之间会产生一定的串扰。所以，通过设置所述两隔离区，可以隔离相邻像素或相邻传感器，避免相邻像素或相邻传感器之间发生串扰。

可选的，所述阴极由镀设于所述掺杂区底面的电极层形成。通过此处设置，有利于减少整个光电传感器的体积和在一定程度上增大光电二极管的感光面积。