感光器件、图像传感器像素单元和电子设备的制作方法

allin2026-10-03  21


本公开涉及图像传感器,尤其是一种感光器件、图像传感器像素单元和电子设备。


背景技术:

1、图像传感器已经被广泛地应用在数码相机、移动手机、医疗、汽车、无人机和机器识别等领域,特别是制造互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor,cmos)图像传感器技术的快速发展,使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。

2、图像传感器感光灵敏度的高低取决于所述感光器件的光电转换增益的高低,现有技术的脉冲序列式图像传感器,感光灵敏度受制于感光器件常规设计,其感光光电转换增益通常较低。


技术实现思路

1、根据本公开实施例的一个方面,提供了一种感光器件,包括:第一杂质离子区、第二杂质离子区、第三杂质离子区和第四杂质离子区;

2、所述第一杂质离子区、所述第三杂质离子区和所述第四杂质离子区,用于收集所述光电电荷;所述第三杂质离子区设置在所述第一杂质离子区顶部一侧;所述第四杂质离子区设置在所述第三杂质离子区顶部一侧;所述第二杂质离子区覆盖在所述第一杂质离子区和所述第三杂质离子区的上方;

3、所述第一杂质离子区将所收集的光电电荷通过所述第三杂质离子区传输到所述第四杂质离子区;

4、所述第三杂质离子区作为电荷传输通道,将所述第三杂质离子区所采集的光电电荷以及所述第一杂质离子区传输的光电电荷传输到所述第四杂质离子区;

5、所述第四杂质离子区接收所述第一杂质离子区和所述第三杂质离子区传输的光电电荷,并对收集的光电电荷和接收的光电电荷进行存储;

6、所述第二杂质离子区用于隔离所述第一杂质离子区与所述感光器件上方绝缘体材料,并隔离所述第三杂质离子区与所述感光器件上方绝缘体材料。

7、可选地,所述第三杂质离子区设置在所述第一杂质离子区顶部一侧的凹槽内;

8、所述第四杂质离子区设置在所述第三杂质离子区顶部一侧的凹槽内,所述第三杂质离子区内的凹槽与所述第一杂质离子区内的凹槽处于所述感光器件的同一侧;

9、所述第二杂质离子区覆盖在所述第一杂质离子区未设置第三杂质离子区的部分的上方,并且,所述第二杂质离子区覆盖在所述第三杂质离子区未设置第四杂质离子区的部分的上方。

10、可选地,所述第三杂质离子区包括多个层叠分布的子杂质离子区;每个所述子杂质离子区在顶部同一侧设置有凹槽;

11、所述多个子杂质离子区包括至少一组子杂质离子区组,每组所述子杂质离子区组中包括一个低层杂质离子区和一个上层杂质离子区;

12、每组所述子杂质离子区组中的所述上层杂质离子区嵌套在所述低层杂质离子区中的凹槽内。

13、可选地,所述第三杂质离子区中包括的多个子杂质离子区形状相同;

14、所述第三杂质离子区的形状基于所述感光器件所在图像传感器像素单元的尺寸确定。

15、可选地,响应于所述感光器件所在图像传感器像素单元的尺寸大于第一预设阈值,,所述第三杂质离子区为所述第一杂质离子区提供两条电荷传输通道;

16、响应于所述感光器件所在图像传感器像素单元的尺寸大于第二预设阈值,所述第三杂质离子区为所述第一杂质离子区提供三条电荷传输通道;所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。

17、可选地,所述第四杂质离子区顶部设置有接触孔。

18、可选地,所述第一杂质离子区的离子类型为n型离子,杂质离子浓度在第一预设浓度范围内,深度为第一预设深度;

19、所述第二杂质离子区的离子类型为p型离子,杂质离子浓度在第二预设浓度范围内,深度为第二预设深度;

20、所述第三杂质离子区的离子类型为n型离子,杂质离子浓度在第三预设浓度范围内,深度为第三预设深度;

21、所述第四杂质离子区的离子类型为n型离子,杂质离子浓度在第四预设浓度范围内,深度为第四预设深度;其中,所述第一预设深度大于所述第三预设深度,所述第三预设深度大于或等于第四预设深度,所述第四预设深度大于或等于第二预设深度。

22、可选地,所述感光器件还包括:半导体基体;

23、所述第一杂质离子区设置在所述半导体基体中。

24、根据本公开实施例的另一方面,提供了一种图像传感器像素单元,包括:如上述任一实施例所述的感光器件、复位晶体管和辅助电路;

25、所述感光器件一端接地,另一端与所述复位晶体管的漏极以及所述辅助电路连接;

26、所述复位晶体管源极与电源模块连接,漏极与所述感光器件连接,栅极接收外部复位控制信号;

27、所述辅助电路一端与所述感光器件以及所述复位晶体管的漏极连接,另一端与电源模块连接。

28、可选地,所述辅助电路包括源跟随晶体管和像素选择晶体管;

29、所述源跟随晶体管的栅极与所述感光器件连接,源极与电源模块连接,漏极与所述像素选择晶体管连接;

30、所述像素选择晶体管的源极与所述源跟随晶体管的漏极连接,漏极为图像传感器像素单元的信号输出端,栅极与外部控制信号连接

31、根据本公开实施例的又一方面,提供了一种电子设备,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,还包括上述任一实施例所述的感光器件或上述任一实施例所述的图像传感器像素单元;

32、所述存储器存储计算机执行指令;

33、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,以控制所述感光器件或所述图像传感器像素单元。

34、可选地,所述电子设备被纳入以下任意一项:脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。

35、基于本公开上述实施例提供的感光器件、图像传感器像素单元和电子设备,包括:第一杂质离子区、第二杂质离子区、第三杂质离子区和第四杂质离子区;所述第一杂质离子区、所述第三杂质离子区和所述第四杂质离子区,用于收集所述光电电荷;所述第一杂质离子区将所收集的光电电荷通过所述第三杂质离子区传输到所述第四杂质离子区;所述第三杂质离子区作为电荷传输通道,将所述第三杂质离子区所采集的光电电荷以及所述第一杂质离子区传输的光电电荷传输到所述第四杂质离子区;所述第四杂质离子区接收所述第一杂质离子区和所述第三杂质离子区传输的光电电荷,并对收集的光电电荷和接收的光电电荷进行存储;所述第二杂质离子区用于隔离所述第一杂质离子区与所述感光器件上方绝缘体材料,并隔离所述第三杂质离子区与所述感光器件上方绝缘体材料。本实施例中,通过将感光器件中的第四质离子区作为电容存储所收集的光电电荷,使同样的电荷量,本实施例相对现有技术可更快产生电势变化,即,提升了光电转换增益,提高了应用该像素单元的图像传感器在暗光环境采集图像的信号质量。

36、下面通过附图和实施例,对本公开的技术方案做进一步的详细描述。



技术特征:

1.一种感光器件,其特征在于,包括:第一杂质离子区、第二杂质离子区、第三杂质离子区和第四杂质离子区;

2.根据权利要求1所述的感光器件,其特征在于,所述第三杂质离子区设置在所述第一杂质离子区顶部一侧的凹槽内;

3.根据权利要求1所述的感光器件,其特征在于,所述第三杂质离子区包括多个层叠分布的子杂质离子区;每个所述子杂质离子区在顶部同一侧设置有凹槽;

4.根据权利要求3所述的感光器件,其特征在于,所述第三杂质离子区中包括的多个子杂质离子区形状相同;

5.根据权利要求4所述的感光器件,其特征在于,响应于所述感光器件所在图像传感器像素单元的尺寸大于第一预设阈值,所述第三杂质离子区为所述第一杂质离子区提供两条电荷传输通道;

6.根据权利要求1-5任一所述的感光器件,其特征在于,所述第四杂质离子区顶部设置有接触孔。

7.根据权利要求1-5任一所述的感光器件,其特征在于,所述第一杂质离子区的离子类型为n型离子,杂质离子浓度在第一预设浓度范围内,深度为第一预设深度;

8.根据权利要求1-5任一所述的感光器件,其特征在于,所述感光器件还包括:半导体基体;

9.一种图像传感器像素单元,其特征在于,包括:如权利要求1-8任一项所述的感光器件、复位晶体管和辅助电路;

10.根据权利要求9所述的像素单元,其特征在于,所述辅助电路包括源跟随晶体管和像素选择晶体管;

11.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,还包括权利要求1-8任一所述的感光器件或权利要求9-10任一所述的图像传感器像素单元;

12.根据权利要求11所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备被纳入为以下任意一项:脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。


技术总结
本公开实施例公开了一种感光器件、图像传感器像素单元和电子设备,其中,感光器件,包括:第一杂质离子区、第二杂质离子区、第三杂质离子区和第四杂质离子区;第一杂质离子区、第三杂质离子区和第四杂质离子区,用于收集光电电荷;所述第三杂质离子区设置在所述第一杂质离子区顶部一侧;所述第四杂质离子区设置在所述第三杂质离子区顶部一侧;所述第二杂质离子区覆盖在所述第一杂质离子区和所述第三杂质离子区的上方;第一杂质离子区将所收集的光电电荷通过第三杂质离子区传输到第四杂质离子区;第三杂质离子区作为电荷传输通道,将第三杂质离子区所采集的光电电荷以及第一杂质离子区传输的光电电荷传输到第四杂质离子区。

技术研发人员:郭同辉
受保护的技术使用者:脉冲视觉(北京)科技有限公司
技术研发日:20231227
技术公布日:2024/10/31
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