利用电荷注入的读出电路的结构的制作方法

文档序号:11142572阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种读出电路结构,其形成在第一类型的半导体衬底(1)上,并且旨在根据连续的电荷积分周期来测量从在衬底(1)的外部的电荷源(2)接收到的电荷,所述结构包括:

·注入二极管,其在衬底(1)中通过第一正向偏置PN结形成,所述第一正向偏置PN结包括衬底(1)的第二类型的第一掺杂区域(4),所述第一掺杂区域(4)用于从所述外部的电荷源(2)接收电荷,并且所述注入二极管配置为用于将从外部的电荷源(2)接收到的电荷注入到衬底(1)中,

·收集二极管,其在衬底(1)中由第二PN结形成,所述第二PN结包括隐埋在衬底(1)中的第二类型的第二掺杂区域(6),并且所述收集二极管能够在衬底(1)中收集通过注入二极管而注入的电荷的至少一部分,并且能够在积分周期期间积累这些电荷,

·电荷恢复结构(7,15),其配置为用于恢复在所述收集二极管中积累的电荷,

·用于通过将所述电荷恢复结构的电势改变回至初始电势而在每个积分周期结束时初始化电荷恢复结构(7,15)的装置。

2.根据权利要求1所述的读出电路结构,其中,所述电荷恢复结构(7)包括连接至输出器件(8)的浮动扩散节点(7),所述浮动扩散节点由衬底(1)中的第二类型的掺杂区域形成。

3.根据前一权利要求所述的读出电路结构,其中,用于初始化电荷恢复结构的装置包括初始化晶体管(10),所述初始化晶体管(10)的栅极与衬底(1)电绝缘,位于所述扩散节点(7)和参考电势(VDD)源之间,并且适合于被控制为用于将所述扩散节点(7)的电势改变至所述初始电势。

4.根据权利要求2或3所述的读出电路结构,其包括MOS类型的转移晶体管,所述转移晶体管的转移栅极(9)位于所述隐埋二极管和所述浮动扩散节点(7)之间,在衬底(1)上方并且与衬底(1)电绝缘,并且所述转移栅极(9)能够被控制为用于将在第二掺杂区域(6)中收集的电荷转移至浮动扩散节点(7)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其中,电荷恢复结构包括:

·存储器,其由第二类型的掺杂区域(15)形成,以及

·浮动扩散节点(7),其由连接至输出器件(8)的第二类型的掺杂区域形成,

所述存储器在衬底(1)中形成在隐埋二极管和浮动扩散节点(7)之间。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其中,输出器件(19)连接在外部的电荷源(2)和注入二极管之间,以便允许在注入二极管的端子上的电压的读出,并且因此获得在外部的电荷源(2)和注入二极管之间通过的电流的对数读出。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其包括约束区(13),所述约束区(13)由形成在衬底(1)中的第一类型的掺杂区域形成,所述约束区(13)在衬底(1)的深度中延伸为至少面对构成注入二极管的第一掺杂区域(4)。

8.根据前一权利要求所述的读出电路结构,其中,约束区(13)进一步向衬底(1)的表面延伸至注入二极管的外围。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其包括形成在衬底(1)中的第一类型的掺杂区域(12),所述第一类型的掺杂区域(12)包围初始化装置的第二类型的掺杂区域(11),所述第二类型的掺杂区域(11)连接至参考电势源,并且所述第一类型的掺杂区域延伸至属于电荷恢复结构(7)的第二类型的掺杂区域。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其中,电荷恢复组件包括多个第二类型的第二掺杂区域(6),所述多个第二类型的第二掺杂区域(6)隐埋在衬底(1)中,各自与所述衬底(1)形成隐埋二极管,所述电荷恢复组件能够在衬底中捕获通过共用注入二极管(4)注入的电荷的至少一部分,并且能够在电荷积分周期期间积累这些电荷。

11.根据前一权利要求中所述的读出电路结构,其中,注入二极管是利用彼此电性连接的多个第二类型的第一掺杂区域形成的。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构,其中,隐埋收集二极管的第二掺杂区域(6)配置为在向电荷恢复结构(7)的电荷转移结束时完全耗尽。

13.一种用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的读出电路结构的方法,其中

-在初始化所述电荷恢复结构之后并且在将电荷从隐埋二极管转移至所述电荷恢复结构之前,进行电荷恢复结构处的电压的第一读出,以及

-在将电荷从隐埋二极管转移至所述电荷恢复结构之后,进行电荷恢复结构处的电压的第二读出,

图像信号对应于在第一读出和第二读出之间的差值。

14.一种包括多个根据权利要求1至12中的任一项所述的读出电路结构的阵列读出电路。

15.一种混合式传感器,其包括第一衬底和第二衬底,其中在第一衬底上形成根据前一权利要求所述的读出电路,而在第二衬底上形成对电磁辐射敏感的元件的阵列,所述对电磁辐射敏感的元件的阵列形成外部的电荷源(2)。

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