[发明专利]漂浮节点具有可变电容的源像像素及图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器像素，尤其涉及一种漂浮节点具有可变电容的源像像素及图像传感器。

背景技术

图像传感器已经被广泛地应用于数码相机、移动手机、医疗器械、汽车和其他应用场合。特别是制造CMOS(互补型金属氧化物半导体)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。

在现有技术中，CMOS图像传感器像素的漂浮节点处一般都采用固定电容，如图1所示，是采用CMOS图像传感器四晶体管的有源像素，在本领域中也称为4T有源像素。4T有源像素的元器件包括：光电二极管101、传输晶体管102、复位晶体管103、源跟随晶体管104和开关晶体管105。光电二极管101接收外界入射的光线，产生光电信号，开启晶体管102，将光电信号传输至漂浮节点FD(Floating Diffusing)后关闭晶体管102，此光电信号被源跟随晶体管104探测到，同时开启开关晶体管105，通过列位线106将信号读出。其中，在光电二极管101中产生的光电信号量与入射光照量成正比，则晶体管104在FD处所探测到的信号也与光照量成正比关系。

该类图像传感器的光电响应是线性的，在本领域内被称为线性传感器。线性传感器所探测到的光照量范围小，特别是高照明环境下无法辨认出实物信息，不能够采集从暗光线环境变化到强光线环境下的全部信号，在业内称为动态范围小，从而降低了传感器的输出图像品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种较高的像素动态范围和信噪比，并且漂浮节点具有可变电容的源像像素及图像传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的有源像素，包括置于半导体基体中的感光元件、位于感光元件与漂浮节点之间的传输晶体管、连接漂浮节点的复位晶体管、连接漂浮节点的源跟随晶体管及开关晶体管和列位线，所述漂浮节点的有源区包括N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区，所述N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区均位于P阱内，并且所述N型轻掺杂有源区的一侧面与所述N型重掺杂有源区相接触。

本发明的图像传感器，该图像传感器包含上述的有源像素。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的漂浮节点具有可变电容的源像像素及图像传感器，由于有源像素漂浮节点的有源区包括N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区，N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区均位于P阱内，并且N型轻掺杂有源区的一侧面与N型重掺杂有源区相接触，提高了图像传感器的动态范围，同时也增大了信噪比。

附图说明

图1是现有技术中CMOS图像传感器的四晶体管(4T)有源像素的示意图。

图2是本发明实施例的CMOS图像传感器的四晶体管(4T)有源像素的示意图。

图3是本发明实施例的有源像素的漂浮节点有源区横截面示意图。

图4是本发明实施例在低照明环境下传输光电电荷前后势阱示意图。

图5是本发明实施例在高照明环境下传输光电电荷前后势阱示意图。

图6是本发明实施例的有源像素的漂浮节点总电容与电荷量的关系示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的有源像素，其较佳的具体实施方式是：

包括置于半导体基体中的感光元件、位于感光元件与漂浮节点之间的传输晶体管、连接漂浮节点的复位晶体管、连接漂浮节点的源跟随晶体管及开关晶体管和列位线，所述漂浮节点的有源区包括N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区，所述N型重掺杂有源区和N型轻掺杂有源区均位于P阱内，并且所述N型轻掺杂有源区的一侧面与所述N型重掺杂有源区相接触。

所述N型轻掺杂有源区包括设于表面的P型硅，所述P型硅为重掺杂区，所述P型硅下方为N型轻掺杂区，所述N型轻掺杂区的完全耗尽电势高于所述感光元件的完全耗尽电势，并且低于所述N型重掺杂有源区的复位电势。

所述P型硅的厚度为0.08–0.14um。

所述P型硅的杂质浓度为5E19－2E20/cm^-3。

所述N型轻掺杂区的杂质浓度为6E16-1E17/cm^-3。

所述N型重掺杂有源区杂质浓度为1E19-1E20/cm^-3。

本发明的图像传感器，其较佳的具体实施方式是：

该图像传感器包含上述的有源像素。

该图像传感器为CMOS图像传感器。