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帶有電荷轉(zhuǎn)移的C?MOS光電單元,以及包括這樣的單元的組的陣列傳感器的制作方法

文檔序號(hào):12142727閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種帶有電荷轉(zhuǎn)移的C-MOS類(lèi)型的光電單元,其為這樣的類(lèi)型的光電單元,其包括:釘扎光電二極管(PPD),其能夠曝光于光子,并由在襯底中的第一類(lèi)型的摻雜區(qū)形成,所述襯底具有相反的類(lèi)型;以及用于將通過(guò)光電二極管曝光于光子所產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移至浮動(dòng)擴(kuò)散(FD)的構(gòu)件;以及用于在浮動(dòng)擴(kuò)散上讀取表示已轉(zhuǎn)移的電荷的量的電壓的構(gòu)件,

該單元的特征在于,光電二極管的結(jié)在零偏置電壓下的耗盡區(qū)實(shí)質(zhì)上延伸穿過(guò)第一類(lèi)型的摻雜區(qū)的整個(gè)厚度,使得所述光電二極管的結(jié)電容以及電容產(chǎn)生的噪聲得到最小化;

并且在于,在曝光于光子期間,已轉(zhuǎn)移的電荷的量對(duì)應(yīng)于通過(guò)在釘扎光電二極管中的光轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的電荷的產(chǎn)生與在釘扎光電二極管中的熱發(fā)射所導(dǎo)致的電荷的損失而在釘扎光電二極管中剩下的剩余電荷;并且在于,對(duì)表示已轉(zhuǎn)移的電荷的量的電壓的讀取是在釘扎光電二極管中的光轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的電荷的產(chǎn)生與釘扎光電二極管中的熱發(fā)射的所導(dǎo)致的電荷的損失之間平衡的條件下進(jìn)行的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元,其特征在于,讀取構(gòu)件(SEL)能夠在光電二極管的電荷的轉(zhuǎn)移之前執(zhí)行第一讀取,而在所述電荷的轉(zhuǎn)移之后執(zhí)行第二讀取,光線(xiàn)水平通過(guò)兩次讀取之間的差來(lái)獲得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的單元,其特征在于,光電二極管(PPD)的耗盡區(qū)在0與-0.1V之間的偏置電壓(Vpin)下在光電二極管的整個(gè)范圍上延伸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元,其特征在于,其包括用于在曝光前將光電二極管復(fù)位的構(gòu)件(RSTPD)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的單元,其特征在于,用于轉(zhuǎn)移電荷的構(gòu)件包括在容納光電二極管的半導(dǎo)體襯底的表面上的柵極(TX),所述柵極受到偏置以引起在所述柵極的緊接著的下方的電荷的轉(zhuǎn)移。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的單元,其特征在于,用于轉(zhuǎn)移電荷的構(gòu)件包括用于通過(guò)漏極偏置使勢(shì)壘降低(DIBL)的構(gòu)件。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單元,其特征在于,其包括晶體管,所述晶體管能夠在第一偏壓下在浮動(dòng)擴(kuò)散上讀取初始電壓值,在第二偏壓下導(dǎo)致勢(shì)壘降低從而使得光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移至擴(kuò)散勢(shì)壘,并且然后在轉(zhuǎn)移之后再次在第一偏壓下在浮動(dòng)擴(kuò)散上讀取電壓值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的單元,其特征在于,其包括與至少一個(gè)其他的單元共享的在浮動(dòng)擴(kuò)散上的電壓讀取電路。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的單元,其特征在于,其包括位于光電二極管附近的釘扎電荷存儲(chǔ)二極管(PPD_mem),以及用于將在釘扎光電二極管中的電荷轉(zhuǎn)移至釘扎存儲(chǔ)二極管的構(gòu)件(ST)。

10.一種陣列傳感器,其特征在于,其包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的單元的陣列,以及形成對(duì)于從一個(gè)單元發(fā)射的電荷擴(kuò)散至相鄰單元的勢(shì)壘的構(gòu)件。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器,其特征在于,形成勢(shì)壘的構(gòu)件包括用于電荷的復(fù)合的注入的離子的深區(qū),這些區(qū)布置在單元之間。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器,其特征在于,形成勢(shì)壘的構(gòu)件包括在單元之間在襯底中挖出的深溝槽。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器,其特征在于,形成勢(shì)壘的構(gòu)件包括布置在單元之間的、偏置的并且與襯底的摻雜進(jìn)行相反摻雜的深區(qū)。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器,其特征在于,其進(jìn)一步包括在深摻雜區(qū)周?chē)M(jìn)行與襯底的摻雜類(lèi)型相同的摻雜的表面區(qū)。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳感器,其特征在于,形成勢(shì)壘的構(gòu)件包括布置在單元下方的反向偏置的釘扎半導(dǎo)體結(jié)。

16.一種通過(guò)包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的單元的陣列的陣列傳感器來(lái)獲取圖像的方法,其中,在由釘扎光電二極管中的光轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的電荷的產(chǎn)生與由釘扎光電二極管中的熱發(fā)射所導(dǎo)致的電荷的損失之間平衡的條件下,通過(guò)在釘扎光電二極管中的剩余電荷中的電荷的數(shù)量來(lái)在對(duì)數(shù)標(biāo)度上對(duì)所述光電單元被曝光至的光強(qiáng)度進(jìn)行編碼,所述剩余電荷為通過(guò)在釘扎光電二極管中的光轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的電荷的產(chǎn)生與在釘扎光電二極管中的熱發(fā)射所導(dǎo)致的電荷的損失而剩下的剩余電荷。

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