[发明专利]光学传感器和固体成像器件

权利要求书

1.一种光学传感器，包括：

光电二极管，接收光并且产生光电荷；

溢出门，与光电二极管相耦合，并且在存储操作期间转移溢出光电二极管的光电荷；以及

存储电容器单元，在存储操作期间存储通过溢出门转移的光电荷。

2.根据权利要求1所述的光学传感器，还包括：转移晶体管，与光电二极管和浮置区相耦合，其中，转移晶体管将光电荷从光电二极管转移到浮置区。

3.根据权利要求1所述的光学传感器，其中：

溢出门由结型晶体管构成；以及

形成结型晶体管的栅极的半导体区域与形成光电二极管的表面区的半导体区域、以及与形成光电二极管和溢出门的阱区相连。

4.根据权利要求1所述的光学传感器，其中：

在其中形成了溢出门的衬底的预定深度处形成溢出门；以及

溢出门具有与溢出门的沟道相同导电类型的半导体层，所述半导体层降低势垒以便在溢出门中穿通。

5.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，存储电容器单元包括：

用作下电极的半导体区域，形成在其中形成了光学传感器的半导体衬底的表面层部分中；

电容器绝缘膜，形成在半导体区域上；以及

上电极，形成在电容器绝缘膜上。

6.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，存储电容器单元包括：

下电极，形成在其中形成了光学传感器的衬底上；

电容器绝缘膜，形成在下电极上；以及

上电极，形成在电容器绝缘膜上。

7.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，存储电容器单元包括：

用作下电极的半导体区域，形成在沟槽的内壁中，所述沟槽形成在其中形成了光学传感器的半导体衬底中；

电容器绝缘膜，形成在沟槽的内壁上；以及

上电极，形成在电容器绝缘膜上并嵌入沟槽。

8.一种固体成像器件，包括按照一维或二维矩阵排列的多个像素，其中每个像素具有根据权利要求1或2所述的光学传感器。

9.根据权利要求8所述的固体成像器件，其中，溢出门由MOS晶体管或结型晶体管构成。

10.一种固体成像器件，包括多个像素块，

所述多个像素块的每一个包括多个像素和单个浮置区，

所述多个像素的每一个包括：

光电二极管，接收光并产生光电荷；

溢出门，与光电二极管相耦合，并在存储操作期间转移溢出

光电二极管的光电荷；

存储电容器单元，在存储操作期间存储通过溢出门转移的光

电荷；以及

转移晶体管，耦合在光电二极管和单个浮置区之间。

11.一种固体成像器件，包括多个象素，每个象素具有根据权利要求2所述的光学传感器，其中，转移晶体管是埋入沟道晶体管，具有与转移晶体管的沟道相同导电类型的、从其中形成了转移晶体管的衬底的表面或表面附近直到预定深度所形成的半导体层。

12.根据权利要求10所述的固体成像器件，其中，转移晶体管是埋入沟道晶体管，具有与转移晶体管的沟道相同导电类型的、从其中形成了转移晶体管的衬底的表面或表面附近直到预定深度所形成的半导体层。

13.一种固体成像器件，包括多个象素，每个象素具有根据权利要求2所述的光学传感器，所述固体成像器件还包括：

复位晶体管，与浮置区相耦合，用于释放存储电容器单元和浮置区中的信号电荷；

晶体管，设置在浮置区和存储电容器单元之间；

放大晶体管，用于读取浮置区中或者浮置区和存储电容器单元中的信号电荷，作为电压；

选择晶体管，与放大晶体管相耦合，用于选择像素。

14.根据权利要求10所述的固体成像器件，还包括：

复位晶体管，与浮置区相耦合，用于释放存储电容器单元和浮置区中的信号电荷；

晶体管，设置在浮置区和存储电容器单元之间；

放大晶体管，用于读取浮置区中或者浮置区和存储电容器单元中的信号电荷，作为电压；

选择晶体管，与放大晶体管相耦合，用于选择像素。