本發(fā)明屬于圖像傳感器，涉及一種像素結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、圖像傳感器是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號的功能器件。其中，圖像傳感器包括cmos(complementary?metaloxide?semiconductor，互補型金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器和ccd(charged?coupleddevice，電荷耦合器件)圖像傳感器兩種類型，可廣泛地應(yīng)用于數(shù)碼相機、移動手機、醫(yī)療器械、汽車和其他應(yīng)用場合。

2、ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器在不同的應(yīng)用場景下各有優(yōu)勢，但隨著制造cmos圖像傳感器工藝和技術(shù)的快速發(fā)展與不斷提升，以及高端cmos價格的不斷下降，cmos占據(jù)越來越重要的地位，人們對cmos圖像傳感器的圖像品質(zhì)的輸出有了更高的要求。

3、在cmos圖像傳感器中，設(shè)置有感光像素陣列，用來采集圖像的光電信號信息，外界的光照射在像素陣列上，會發(fā)生光電效應(yīng)，在像素單元內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，以進行圖像信號的采集。

4、傳統(tǒng)像素結(jié)構(gòu)在進行曝光過程時，光生電荷被收集并遍布在光電二極管(簡稱pd)的摻雜區(qū)域內(nèi)，傳輸柵開啟進行電荷傳輸時，分布在pd靠近傳輸柵一側(cè)的光生電荷首先被轉(zhuǎn)移至fd內(nèi)，但是分布在pd底部的光生電荷則需要先移動至靠近傳輸柵的區(qū)域才能被轉(zhuǎn)移輸出。當信號讀取的時間較短時，由于pd底部的電荷傳輸速率慢，容易發(fā)生傳輸不完全進而導(dǎo)致電子殘留的問題。

5、因此，如何改進像素結(jié)構(gòu)以提高電荷傳輸速率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個重要技術(shù)問題。

6、應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本申請的技術(shù)方案進行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本申請的背景技術(shù)部分進行了闡述而認為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種像素結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電荷傳輸速率較低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)，包括：

3、光電二極管，包括p型摻雜區(qū)及位于所述p型摻雜區(qū)上表層的n型摻雜區(qū)；

4、傳輸晶體管，所述傳輸晶體管的源極端連接所述光電二極管的n型摻雜區(qū)；

5、復(fù)位晶體管，所述復(fù)位晶體管的源極端連接所述傳輸晶體管的漏極端；

6、調(diào)節(jié)柵，位于所述光電二極管上方，所述調(diào)節(jié)柵包括多個子?xùn)艆^(qū)，多個所述子?xùn)艆^(qū)在所述傳輸晶體管指向所述光電二極管的方向上依次排列以在像素曝光期間使所述光電二極管靠近所述傳輸晶體管的一側(cè)的電勢高于所述光電二極管遠離所述傳輸晶體管的一側(cè)的電勢。

7、可選地，多個所述子?xùn)艆^(qū)相互接合為一體，對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度。

8、可選地，所述調(diào)節(jié)柵在水平面上的垂直投影面積與所述n型摻雜區(qū)在水平面上的垂直投影面積的比值大于0.7。

9、可選地，多個所述子?xùn)艆^(qū)分立設(shè)置。

10、可選地，對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，在像素曝光期間，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)所接電壓高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)所接電壓。

11、可選地，多個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度相同，或至少有兩個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度不同。

12、可選地，對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度。

13、可選地，在像素曝光期，多個所述子?xùn)艆^(qū)接相同電壓，或至少有兩個所述子?xùn)艆^(qū)接不同電壓。

14、可選地，所述子?xùn)艆^(qū)的數(shù)量范圍是2個-5個。

15、可選地，所述調(diào)節(jié)柵的材質(zhì)包括多晶硅或金屬材料中任意一者。

16、如上所述，本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)包括光電二極管、傳輸晶體管、復(fù)位晶體管及調(diào)節(jié)柵，其中，光電二極管包括p型摻雜區(qū)及位于p型摻雜區(qū)上表層的n型摻雜區(qū)，傳輸晶體管的源極端連接光電二極管的n型摻雜區(qū)，復(fù)位晶體管的源極端連接傳輸晶體管的漏極端，調(diào)節(jié)柵位于光電二極管上方，調(diào)節(jié)柵包括多個子?xùn)艆^(qū)，多個子?xùn)艆^(qū)在傳輸晶體管指向光電二極管的方向上依次排列以在像素曝光期間使光電二極管靠近傳輸晶體管的一側(cè)的電勢高于光電二極管遠離傳輸晶體管的一側(cè)的電勢。本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)在光電二極管的摻雜區(qū)域上方添加調(diào)節(jié)柵，通過該調(diào)節(jié)柵在光電二極管區(qū)域頂部制造局部的高電勢區(qū)域，進而改變光電二極管區(qū)域內(nèi)光生電荷的分布，使光生電荷聚集在光電二極管區(qū)域內(nèi)靠近傳輸柵的一側(cè)，能夠縮短光生電荷的傳輸路徑，減少傳輸時間，從而等效提高像素的電荷傳輸速率。

技術(shù)特征：

1.一種像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個所述子?xùn)艆^(qū)相互接合為一體，對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述調(diào)節(jié)柵在水平面上的垂直投影面積與所述n型摻雜區(qū)在水平面上的垂直投影面積的比值大于0.7。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個所述子?xùn)艆^(qū)分立設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，在像素曝光期間，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)所接電壓高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)所接電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：多個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度相同，或至少有兩個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：對于任意相鄰設(shè)置的兩個所述子?xùn)艆^(qū)，靠近所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度高于遠離所述傳輸晶體管的一個所述子?xùn)艆^(qū)的摻雜濃度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：在像素曝光期，多個所述子?xùn)艆^(qū)接相同電壓，或至少有兩個所述子?xùn)艆^(qū)接不同電壓。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述子?xùn)艆^(qū)的數(shù)量范圍是2個-5個。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述調(diào)節(jié)柵的材質(zhì)包括多晶硅或金屬材料中任意一者。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種像素結(jié)構(gòu)，包括光電二極管、傳輸晶體管、復(fù)位晶體管及調(diào)節(jié)柵，其中，傳輸晶體管的源極端連接光電二極管的N型摻雜區(qū)，調(diào)節(jié)柵位于光電二極管上方，調(diào)節(jié)柵包括多個子?xùn)艆^(qū)，多個子?xùn)艆^(qū)在傳輸晶體管指向光電二極管的方向上依次排列以在像素曝光期間使光電二極管靠近傳輸晶體管的一側(cè)的電勢高于光電二極管遠離傳輸晶體管的一側(cè)的電勢。本發(fā)明的像素結(jié)構(gòu)在光電二極管的摻雜區(qū)域上方添加調(diào)節(jié)柵，通過該調(diào)節(jié)柵在光電二極管區(qū)域頂部制造局部的高電勢區(qū)域，進而改變光電二極管區(qū)域內(nèi)光生電荷的分布，使光生電荷聚集在光電二極管區(qū)域內(nèi)靠近傳輸柵的一側(cè)，能夠縮短光生電荷的傳輸路徑，減少傳輸時間，從而等效提高像素的電荷傳輸速率。

技術(shù)研發(fā)人員：杜雅娟,王倩,王倩
受保護的技術(shù)使用者：思特威（上海）電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30