增强的转换增益图像传感器的制作方法

本文中的公开内容涉及集成电路图像传感器。附图本文公开的各种实施方案以举例的方式而不是以限制的方式在各个附图的图示中进行说明，并且在附图中类似的附图标号是指类似的元件，并且在附图中：图1示出了具有由反相放大器像素填充的像素阵列的集成电路图像传感器的实施方案；图2示出了可应用于图1中所示的反相源极跟随器晶体管的源极跟随器偏置布置；图3示出了类似于图2的替代反相晶体管偏置方案，但其中体仿真区耦合到反相晶体管源极端子而非vss供应轨；图4示出了示例性反相放大器晶体管制造顺序；并且图5示出了反相放大器晶体管像素的多管芯实施方案。

背景技术：

技术实现思路

技术特征：

1.一种集成电路像素，包括：

2.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述半导体区包括p掺杂多晶硅。

3.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述半导体区包括p掺杂单晶硅。

4.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述半导体区具有第一载流子浓度，并且其中所述半导体区的体仿真子区具有高于第一p型载流子浓度的第二载流子浓度。

5.根据权利要求4所述的集成电路像素，其中所述第一载流子浓度和第二载流子浓度是p型载流子浓度。

6.根据权利要求4所述的集成电路像素，其中所述体仿真子区耦合到地。

7.根据权利要求4所述的集成电路像素，其中所述体仿真子区耦合到所述场效应晶体管的所述源极端子。

8.根据权利要求7所述的集成电路像素，其中所述体仿真子区经由掺杂多晶硅或硅化物中的至少一者耦合到所述场效应晶体管的所述源极端子。

9.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述场效应晶体管的所述漏极端子耦合到正电压供应，并且所述场效应晶体管的所述源极端子经由标称恒流源耦合到负电压供应，使得所述场效应晶体管以源极跟随器配置偏置。

10.所述集成电路像素还包括耦合在所述光电探测元件和所述浮动扩散节点之间的转移栅极，以使得在所述光电探测元件内累积的光电荷能够被转移到所述浮动扩散节点，并且借助于所述光电荷转移在所述浮动扩散节点处呈现电压偏移，并且其中所述场效应晶体管被耦合在放大器配置中，使得在所述浮动扩散节点处的电压偏移在所述场效应晶体管的所述源极端子或所述漏极端子处产生对应的电压偏移。

11.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述场效应晶体管实现放大器晶体管，并且其中所述集成电路像素还包括：

12.根据权利要求1所述的集成电路像素，还包括复位晶体管，所述复位晶体管具有由所述硅基板内的掺杂区实现的漏极端子和由所述浮动扩散节点实现的源极端子。

13.根据权利要求1所述的集成电路像素，其中所述光电探测元件包括钉扎光电二极管，所述硅基板包括单晶硅基板，并且所述浮动扩散节点包括在所述单晶硅基板内的n掺杂区。

14.根据权利要求13所述的集成电路像素，还包括转移栅极，所述转移栅极设置在与所述硅基板的将所述光电探测元件与所述浮动扩散节点分开的部分相对的所述氧化物区上。

15.根据权利要求1所述的集成电路像素，还包括在第一集成电路管芯中与所述硅基板、氧化物区和半导体区一起实现并耦合到所述场效应晶体管的所述源极端子的导电接触件，所述导电接触件将与具有读取选择晶体管的第二集成电路管芯上的对应导电接触件配对，所述读取选择晶体管在切换到导通状态时将反相放大器的所述源极端子耦合到所述第二集成电路管芯上的像素输出线。

16.一种集成电路图像传感器，包括：

17.根据权利要求16所述的集成电路图像传感器，还包括正电压供应轨、负电压供应轨和标称恒流源，并且其中所述场效应晶体管的所述漏极端子耦合到所述正电压供应轨，并且所述场效应晶体管的所述源极端子经由所述标称恒流源耦合到所述负电压供应轨，使得所述场效应晶体管以源极跟随器配置偏置。

18.根据权利要求16所述的集成电路图像传感器，其中每个像素还包括耦合在所述光电探测元件和所述浮动扩散节点之间的转移栅极，以使得在所述光电探测元件内累积的光电荷能够被转移到所述浮动扩散节点，并且借助于所述光电荷转移在所述浮动扩散节点处呈现电压偏移，并且其中所述场效应晶体管被耦合在放大器配置中，使得在所述浮动扩散节点处的电压偏移在所述场效应晶体管的所述源极端子或所述漏极端子处产生对应的电压偏移。

19.根据权利要求16所述的集成电路图像传感器，其中所述场效应晶体管实现放大器晶体管，并且其中所述像素阵列内的每个像素还包括：

20.根据权利要求16所述的集成电路图像传感器，还包括列读出电路，所述列读出电路耦合到所述像素阵列以针对所述像素阵列内的每个像素将经由所述场效应晶体管输出并且对应于从所述光电探测元件转移到所述浮动扩散节点的累积光电荷的模拟信号数字化。

21.一种集成电路图像传感器，包括：

技术总结
本发明公开了图像传感器像素内的放大器晶体管相对于常规定向上下颠倒地实现，使得像素的驻留于基板的浮动扩散节点形成放大器晶体管的栅极——通过消除浮动扩散节点与放大器晶体管栅极之间的常规金属层互连以及伴随寄生电容而实现增加的像素转换增益。

技术研发人员：马嘉驹,D·宏冬瓦
受保护的技术使用者：吉加焦特技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22