[发明专利]一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构

权利要求书

1.一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，位于轻掺杂衬底中，其特征在于，包括重置晶体管、传输晶体管、PN光电二极管、像素单元隔离区、阱区和环状硅区；所述传输晶体管的两端分别连接所述重置晶体管和PN光电二极管，所述阱区为所述重置晶体管的阱；所述重置晶体管、传输晶体管和PN光电二极管形成的区域被环状的像素单元隔离区包围，所述像素单元隔离区中紧邻所述重置晶体管的部分为浅沟槽隔离，所述PN光电二极管中P型区域和N形区域在垂直方向上下分布，且位于下方的区域自上而下包括掺杂浓度不同的区域Ⅰ、区域Ⅱ和区域Ⅲ，N型区域Ⅰ中掺杂浓度大于N型区域Ⅲ大于N型区域Ⅱ；在所述阱区和像素单元隔离区的下方设置环状硅区，其中，环状硅区的内环面积大于所述PN光电二极管面积，环状硅区和像素单元隔离区不重叠且两者掺杂类型相反。

2.根据权利要求1所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，轻掺杂衬底为P型轻掺杂衬底，像素单元隔离区为P型像素单元隔离区，环状硅区为环状N型硅区，所述PN光电二极管中P型区域位于N型区域的垂直上方，所述N型区域自上而下包括N型区域Ⅰ、N型区域Ⅱ和N型区域Ⅲ，所述阱区为P阱区。

3.根据权利要求2所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述N型区域Ⅰ的掺杂浓度低于1e17/cm3，N型区域Ⅱ的掺杂浓度低于1e16/cm3，N型区域Ⅲ的掺杂浓度低于5e16/cm3。

4.根据权利要求2所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述P型像素单元隔离区和P阱区中的掺杂浓度大于P型轻掺杂衬底中的掺杂浓度。

5.根据权利要求2所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述重置晶体管的漏极一侧为浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离的另一侧为P型连接区。

6.根据权利要求5所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述P型连接区为P型重掺杂区域，且P型连接区中的掺杂浓度大于P型轻掺杂衬底中的掺杂浓度。

7.根据权利要求5所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，当P型轻掺杂衬底加零偏压或者负偏压时，所述P型连接区、P型像素单元隔离区、P阱区和PN光电二极管中P型区域接零电位，所述环状N型硅区与P型连接区、P型像素单元隔离区、P阱区、P型轻掺杂衬底之间形成耗尽区Ⅰ，所述PN光电二极管中N型区域与P阱区、P型轻掺杂衬底、P型像素单元隔离区之间形成耗尽区Ⅱ，所述耗尽区Ⅰ和耗尽区Ⅱ重叠。

8.根据权利要求2所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述光电二极管中N型区域为所述传输晶体管的源极，且所述传输晶体管的源极与其栅极之间隔着PN光电二极管的P型区域，所述传输晶体管的漏极和所述重置晶体管的源极重合。

9.根据权利要求8所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述重置晶体管漏极为N型重掺杂区域，所述重置晶体管源极为N型重掺杂区域。

10.根据权利要求2所述的一种提高CMOS图像传感器量子效率的光电二极管结构，其特征在于，所述环状N型硅区的掺杂浓度范围为1e¹⁵/cm³-1e¹⁸/cm³。