br>[0032]具体实施例:
[0033]本实用新型实施例的图像传感器像素结构切面示意图，如图3所示。图3中，301为光电二极管，302为Pin型P+层，303为电荷传输晶体管，304为漂浮有源区，305为第一 P型离子区，306为N型离子区，307为第二 P型离子区，其中，半导体基体为P型半导体基体，VTX为电荷传输晶体管303的栅极端，dl为第一 P型离子区305在电荷传输晶体管303沟道处的长度，并且光电二极管301在电荷传输晶体管沟道处的边界与第一 P型离子区305在电荷传输晶体管303沟道处的边界对齐，d2为N型离子区306在电荷传输晶体管303沟道处的长度，并且第二 P型离子区的左侧边界在电荷传输晶体管303沟道处与N型离子区306边界对齐；所述第一 P型离子区305的左侧与Pin型P+层相接，N型离子区在右侧与漂浮有源区N+区相接，所述光电二极管301的右侧边界、第一 P型离子区305的右侧边界与N型离子区的左侧边界、第二 P型离子区的左侧边界相互对齐。图3所示，dl大于等于0.2um，d2大于等于0.2um，第一 P型离子区305在半导体基体中的深度小于等于0.15um，N型离子区306在半导体基体中的深度小于等于0.2um,第二 P型离子区307在半导体基体中的深度为0.2um?lum。所述第一 P型离子区305区中的P型离子浓度小于等于5E17atom/cm3，所述N型离子区306区中的N型离子浓度小于等于8E17atom/cm3，所述第二 P型离子区307区中的P型离子浓度小于等于lE18atom/cm3。所述P型离子可以是磷离子，也可以是砷离子，所述N型离子是硼离子。所述电荷传输晶体管303，在曝光周期中，其栅极端VTX置为负电势，电势小于等于-1V ;在转移光电电荷时，其栅极端VTX置为电源电压Vdd。
[0034]本实用新型实施例的图像传感器像素结构中，设置了第一 P型离子区305，第二 P型离子区307和N型离子区306，主要目的是在电荷传输晶体管303沟道处及其附近不会产生势皇或势谷，以便消除图像传感器采集的图像拖尾现象。图3所示的图像传感器像素工作时，电荷传输晶体管303的栅极端VTX置为OV时的势阱示意图，如图4所示；图4所示，401为光电二极管301区的势阱区，404为漂浮有源区304区的势阱区，405为第一 P型离子区305的势阱区，406为N型离子区306区的势阱区。图4所示，电荷传输晶体管303的栅极端VTX等于0V，此时电荷传输晶体管303处于不完全开启状态。以下，详细阐述本实用新型像素工作时的电荷传输晶体管303的控制方法。
[0035]图5示出了本实用新型实施例的图像传感器像素工作时，光电二极管301曝光时的势阱示意图。图5所示，电荷传输晶体管303的栅极端VTX置为-2V，其沟道处电势下降，产生势皇，电荷传输晶体管303处于关闭状态，势阱区401区因入射光照射到光电二极管而收集到光电电荷，势阱区405和406区的电势值位于OV附近。
[0036]光电二极管301曝光周期结束时，转移图4所示势阱区401区中的光电电荷至势阱区404区中，如图6所示。图6所示，电荷传输晶体管303的栅极端VTX置为电源电压Vdd，势阱区405和406的电势被推到高电势处，电荷传输晶体管303处于开启状态；图6所示，势阱区401区中的光电电荷通过开启的电荷传输晶体管303沟道转移至势阱区404区中，从势阱区401、405、406、404区的方向来看，其电势单调增加，光电电荷为电子，从电势较低处的401势阱区流向电势较高处的404势阱区。图6所示的势阱示意图中，电荷传输晶体管303沟道附近的电势区，无势皇或势谷，因此不会产生光电电荷不完全转移的情况。
[0037]图7示出了本实用新型实施例的图像传感器像素工作时，电荷传输晶体管303在转移光电二极管301中电荷至漂浮有源区304中完毕后的势阱示意图。图7所示，电荷传输晶体管303的栅极端VTX置为-2V，势阱区405和406的电势被拉低至OV附近，从势阱区401区到势阱区404区的通道被关闭，电荷传输晶体管303处于关闭状态。势阱区401区中的光电电荷已经被完全转移到势阱区404区中，然后进行光电信号读取操作。
[0038]由此可见，本实用新型的图像传感器像素结构，结合本实用新型的像素工作时的控制方法，进行光电电荷转移操作时，电荷传输晶体管沟道与光电二极管之间无势皇和势谷问题，所以采用本实用新型像素的图像传感器不会产生图像拖尾现象。
[0039]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种无图像拖尾的CMOS图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、漂浮有源区，其特征在于，还包括第一 P型离子区、第二 P型离子区、N型离子区； 所述第一 P型离子区和N型离子区位于所述电荷传输晶体管的沟道区，两者相互接触，并且所述第一 P型离子区在靠近所述光电二极管的一侧与光电二极管上部的Pin型P+层接触，所述N型离子区在靠近所述漂浮有源区的一侧与漂浮有源区的N+区接触； 所述第二 P型离子区位于所述N型离子区和漂浮有源区的底部； 所述光电二极管在电荷传输晶体管沟道处的边界为所述第一P型离子区与所述N型离子区的接触处。
2.根据权利要求1所述的无图像拖尾的CMOS图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一 P型离子区在所述电荷传输晶体管沟道中的长度大于等于0.2um，深度小于等于0.15um0
3.根据权利要求2所述的无图像拖尾的CMOS图像传感器像素结构，其特征在于，所述N型离子区在所述电荷传输晶体管沟道中的长度大于等于0.2um，深度小于等于0.2um。
4.根据权利要求3所述的无图像拖尾的CMOS图像传感器像素结构，其特征在于，所述第二 P型离子区的深度为0.2um?lum。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无图像拖尾的CMOS图像传感器像素结构，包括置于半导体基体中的光电二极管、电荷传输晶体管、漂浮有源区，还包括第一P型离子区、第二P型离子区、N型离子区；第一P型离子区和N型离子区位于电荷传输晶体管的沟道区，两者相互接触，并且第一P型离子区在靠近光电二极管的一侧与光电二极管上部的Pin型P+层接触，N型离子区在靠近漂浮有源区的一侧与漂浮有源区的N+区接触；第二P型离子区位于N型离子区和漂浮有源区的底部；光电二极管在电荷传输晶体管沟道处的边界为第一P型离子区与所述N型离子区的接触处。配合像素中的电荷传输晶体管栅极控制方法，进行光电电荷转移操作时，电荷传输晶体管沟道与光电二极管之间无势垒和势谷，不会产生图像拖尾现象。
【IPC分类】H01L27-146
【公开号】CN204289451
【申请号】CN201420854026
【发明人】郭同辉, 旷章曲
【申请人】北京思比科微电子技术股份有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月29日