專利名稱：高靈敏度的互補金屬氧化物半導體有源像素的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，特別是指一種互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器的像素結構。
一般來說，圖像傳感器是通過具有對某種外來電磁能(例如光)響應特性的半導體元件來獲取圖像的，自然界中每一個物體發(fā)出的光有它的特征能量值(如波長等)，圖像傳感器的像素探測到物體發(fā)出的光，并把光的能量值轉換為電的能量值，也就是說，圖像傳感器的像素產(chǎn)生與物體發(fā)出的光能量等相對應的電的數(shù)值。


圖1表示一個光電二極管的截面圖及相關電路，它相應于通常的帶有三個晶體管的CMOS有源像素。在此三晶體管的CMOS有源像素中，一個N+型摻雜層11形成光電二極管的側向結，它與一個N+型浮擴散層13相連接，因而光電二極管的電容主要為N+型摻雜層11和N+型浮擴散層13的電容之和，所以通常采用三晶體管CMOS有源像素的圖像傳感器的靈敏度較差。為了克服三晶體管CMOS有源像素的缺點，就發(fā)展了四晶體管CMOS有源像素。
圖2描述了光電二極管的截面圖及相關電路，它相應于通常的帶有四個晶體管的CMOS有源像素。在通常的四晶體管CMOS有源像素中，一個傳輸晶體管35被用來去除噪聲，該傳輸晶體管35接受傳輸控制信號TX的控制。一個N+型摻雜層21從N+型浮擴散層23中分出來，它形成了一個側向結。因而，由通常的四晶體管CMOS有源像素制作的圖像傳感器具有高靈敏度和高質量，但是，通常的四晶體管CMOS有源像素由于附加了元件(即傳輸晶體管35)，減少了光接收面積。
總之，這兩種普通的CMOS有源像素有下列問題普通的三晶體管CMOS有源像素靈敏度低，普通的四晶體管CMOS有源像素受光面積小。
本發(fā)明的目的是要解決上述問題，尤其是要提出一種既具有高靈敏度，又盡量不使光接收面積減小的CMOS有源像素。
為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其具體實現(xiàn)方案是該CMOS有源像素包含一個浮擴散層、一個光電二極管、一個重置(重新設置)電路和一個輸出電路。浮擴散層用第一種摻雜型雜質摻雜，并用于接收信號電荷。光電二極管產(chǎn)生信號電荷，并把它傳送到浮擴散層，該光電二極管有一個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層，以及具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上。重置電路按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值。輸出電路產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號。在這種情形下，在像素初始態(tài)，二極管下?lián)诫s層的電勢能高于浮擴散層電勢能，因而最好二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于浮擴散層的摻雜濃度。
本發(fā)明還提出一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其具體實現(xiàn)方案是CMOS有源像素制作在半導體襯底上，它包含一個浮擴散層、一個光電二極管、一個重置電路和一個輸出電路。浮擴散層用第一種摻雜型雜質摻雜，并用于接收信號電荷。光電二極管產(chǎn)生信號電荷，并把它傳送到浮擴散層，該光電二極管有第一和第二個都具有第一種摻雜類型的兩個二極管下?lián)诫s層，以及具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在第一和第二個二極管下?lián)诫s層之上，第一個二極管下?lián)诫s層制作在浮擴散層和第二個二極管下?lián)诫s層之間。重置電路按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值。輸出電路產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號。在這種情形下，在像素初始態(tài)，第一個二極管下?lián)诫s層的電勢能高于浮擴散層電勢能，第二個二極管下?lián)诫s層的電勢能高于第一個二極管下?lián)诫s層電勢能，因而最好第一個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于浮擴散層的摻雜濃度，以及第二個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于第一個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度。
本發(fā)明又提出一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其具體實現(xiàn)方案是該CMOS包含一個浮擴散層、一個光電二極管、一個重置電路和一個輸出電路。浮擴散層用第一種摻雜型雜質摻雜，并用于接收信號電荷。光電二極管按照所接收的能量產(chǎn)生信號電荷，并把它傳送到浮擴散層。該光電二極管有具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層、具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層和一個隔離層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上，隔離層制作在二極管下?lián)诫s層和浮擴散層之間。重置電路按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值。輸出電路產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號。在這種情形下，在像素初始態(tài)，隔離層的電勢能高于浮擴散層電勢能。
由如下的描述和相應的圖例，前面所述的和后面所述的本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點將會變得更加明顯，在圖例中，同樣的數(shù)碼表示同樣的或相應的部件。
圖1表示一個通常的帶有三個晶體管的CMOS有源像素(現(xiàn)有技術)。
圖2表示一個通常的帶有四個晶體管的CMOS有源像素(現(xiàn)有技術)。
圖3是按照本發(fā)明第一、二、三個實施例的CMOS有源像素工作過程的電原理圖。
圖4是根據(jù)第一個實施例的CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。
圖5A-5D表示相應于第一個實施例，在CMOS有源像素的光電二極管中信號電荷的積累和傳輸?shù)倪^程。
圖6是根據(jù)第二個實施例的CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。
圖7A-7E表示相應于第二個實施例，在CMOS有源像素的光電二極管中信號電荷的積累和傳輸?shù)倪^程。
圖8是根據(jù)第三個實施例的CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。
圖9表示相應于第三實施例，在CMOS有源像素的每一個面積(area)上的初始電勢能。
圖10表示按照本發(fā)明第一、二、三個實施例，浮擴散層電壓值隨CMOS有源像素上入射光強(illumination)的變化而變化。
圖3是一個電原理圖，它顯示按照本發(fā)明第一、二、三個實施例CMOS有源像素的工作過程。按照優(yōu)先實施例，該CMOS有源像素由浮擴散層43，光電二極管31，重置電路33和輸出電路34組成。尤其是重置電路33有重置電路晶體管33a，輸出電路34由選擇電路晶體管34a和訪問(access)晶體管34b所組成，以實現(xiàn)像素電平(pixel level)的源極跟隨電路(followercircuit)。
浮擴散層43接收由光電二極管31產(chǎn)生的信號電荷，也就是說，由于外加的電磁能量(例如光等)，光電二極管31產(chǎn)生和積累了信號電荷，于是，信號電荷的積累導致在浮擴散層43上產(chǎn)生了電壓，浮擴散層43作為重置電路33中重置晶體管33a的源極。
浮擴散層43電壓的改變影響了選擇晶體管34a的門極電壓，選擇晶體管34a作為輸出電路34的驅動器，因而，改變了訪問極N36的電壓。在這種情況下，訪問極N36作為選擇晶體管34a的源極或者是訪問晶體管34b的漏極。
如上所述，浮擴散層43和選擇晶體管34a的源極N36的電壓由于信號電荷的積累而改變。選擇像素列陣中一行(圖中沒有顯示)的行選擇信號RS被送到訪問晶體管34b的門極。像素列陣中的一行是由行選擇信號RS選擇的。此時，由所選像素上積累電荷引起的電壓被傳輸?shù)搅羞x線。
在各實施例中，重置電路33由重置信號RESET控制，也就是說，當重置信號變?yōu)檫壿婬IGH時，重置晶體管33a接通，于是，積累在光電二極管上的信號電荷被重置，浮擴散層43被重置為VDD-Vt值(以下視為重置電壓值)。VDD和Vt分別表示外電源電壓和重置晶體管33a的閾值電壓。
在被行選擇信號RS選中的像素中，訪問極N36的電壓被傳到列選線COLSEL。第一個實施例圖4是第一個實施例的CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。在圖4中，CMOS有源像素的光電二極管包含一個P+型雜質摻雜的二極管上摻雜層51，以及一個N-型雜質摻雜的二極管下?lián)诫s層41。二極管下?lián)诫s層41與二極管上摻雜層51的下部相接觸，二極管上摻雜層51和二極管下?lián)诫s層41同時與浮擴散層43接觸，這時，由于在二極管下?lián)诫s層41和襯底表面之間形成了P+型的二極管上摻雜層51，光電二極管的PN結面積能夠被增加。
在本說明中，“N型”表示多數(shù)載流子是電子，“P型”表示多數(shù)載流子是空穴。同樣，在本說明和圖例中，“P”型或“N”型和帶上標“-”摻雜層的摻雜濃度比帶上標“+”摻雜層的摻雜濃度要低。
建議把部分浮擴散層43制作在P型襯底49中的P型阱47中。
在圖4中，面積I和面積II表示二極管下?lián)诫s層41，表示同一個二極管下?lián)诫s層的面積I和面積II之所以被分開，是為了便于將第一實施例與后面要談到的第二、第三個實施例相比較。面積III、IV、V分別相應于浮擴散層43、重置晶體管的溝道層44和重置晶體管的漏層46。
圖5A-5D表示相應于第一個實施例，在CMOS有源像素的光電二極管中信號電荷的積累和傳輸過程的各種狀態(tài)。
圖5A表示信號電荷積累之前的初始狀態(tài)，在圖5A中，實線“a”表示一個重置晶體管33a的漏層46的初始電勢能級，它是由外電源電壓VDD提供的。實線“b”表示摻雜為N+型的浮擴散層43的初始電勢能級，摻雜為N-型的二極管下?lián)诫s層41的初始電勢能級表示為實線“d”，它位于實線“b”之上，也就是說，在浮擴散層43和二極管下?lián)诫s層41之間有一個電勢能差“t”，此電勢能差成為二極管下?lián)诫s層41和浮擴散層43之間的勢壘，從而將二極管下?lián)诫s層41與浮擴散層43分隔開來。
與此同時，實線“c”表示在關斷狀態(tài)下，重置晶體管33a的溝道層44的初始電勢能級。但是，當重置晶體管33a接通時，溝道層44的初始電勢能級下降到實線“b”。
然后，如圖5B所示，二極管下?lián)诫s層41所產(chǎn)生的信號電荷在浮擴散層43中積累，即電容主要是在與浮擴散層43相應的面積III上產(chǎn)生的。因此，如在圖10區(qū)域“A1”中所示，Vout電壓-入射光圖線的斜率非常陡。
同樣，由于接著產(chǎn)生信號電荷，浮擴散層43的電勢能級上升到實線“d”，于是如圖5C所示，該產(chǎn)生的信號電荷積累在面積I、II、III上，亦即所有的I、II、III面積都能夠形成電容。因此，如圖10所示，在第一個實施例中，入射光較強(higher illumination)的區(qū)域“A2”上的Vout電壓-入射光圖線的斜率比入射光較弱(lower illumination)的區(qū)域“A1”圖線的斜率要平緩。
由于信號電荷繼續(xù)產(chǎn)生，面積I、II、III的電勢能級上升到實線“c”。于是，如圖5D所示，該產(chǎn)生的信號電荷通過重置晶體管的溝道層44(即面積IV)，移到了重置晶體管的漏層46(即面積V)。此時，由于漏層46與電源電壓VDD的電極相連，該移動的信號電荷漏到了電源電壓VDD的電極上。因此，如圖10所示，在最強入射光的區(qū)域“A3”上，即使入射光在增強，Vout電壓仍然保持為一個常數(shù)值Vconst。
接著，如圖10所示，第一個實施例浮擴散層43的電壓相對入射光圖線的斜率隨著入射光強度的增加更趨平緩。
因此，與通常的CMOS有源像素比較，該發(fā)明的第一個實施例的CMOS有源像素具有高的靈敏度，同時幾乎沒有減小接收光面積。此外，第一個實施例的CMOS有源像素還具有靈敏度隨入射光按要求變化的優(yōu)點，也就是說，在低的照射條件下擴散層的靈敏度是高的，隨著入射光強從低變高，靈敏度隨著變化。因此，使用本發(fā)明的CMOS有源像素，圖像敏感器的工作區(qū)域將擴大。第二個實施例圖6是第二個實施例的CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。除了光電二極管的二極管下?lián)诫s層的結構不同以外，圖6的第二個實施例類似于圖4的第一個實施例。
在第一種實施例里，二極管下?lián)诫s層41是一個N-型雜質摻雜層，而在第二種實施例里，第一個二極管下?lián)诫s層61a是一個N-型雜質摻雜層，第二個二極管下?lián)诫s層61b是一個N型雜質摻雜層。第一個和第二個二極管下?lián)诫s層61a和61b與二極管上摻雜層71的下部相接觸，同時，第一個二極管下?lián)诫s層61a與浮擴散層43相接觸，第二個二極管下?lián)诫s層61b與第一個二極管下?lián)诫s層61a相接觸。
圖7A-7E表示相應于第二個實施例，在CMOS有源像素的光電二極管中信號電荷的積累和傳輸過程的各種狀態(tài)。
圖7A表示信號電荷積累之前像素的初始狀態(tài)，圖7A中的實線“a”至“d”與第一個實施例中的實線“a”至“d”一致，但是，圖7A中的實線“e”表示面積I的電勢能級。此時，由于面積II相應于N-型雜質摻雜層，面積I相應于N--型雜質摻雜層，實線“e”表示的電勢能級高于實線“d”表示的電勢能級。
然后，如圖7B所示，第二個二極管下?lián)诫s層61b(即面積I)所產(chǎn)生的信號電荷，通過第一個二極管下?lián)诫s層61a(即通過面積II)在浮擴散層43中積累，這時，如在圖10區(qū)域“B1”中所示，第一個實施例圖線的斜率非常陡，它表示在弱光照射情況下Vout電壓隨著入射光強的增加而增加的變化率，相應的第二個實施例圖線的斜率幾乎與第一個實施例圖線的斜率一樣。
由于接著產(chǎn)生信號電荷，浮擴散層43的電勢能級上升到相應于實線“d”的能級，于是如圖7C所示，此產(chǎn)生的信號電荷積累在面積II和III上，因此，如在圖10區(qū)域“B2”中所示，與它在區(qū)域“B1”的斜率相比，Vout電壓相對入射光圖線的斜率比較平緩，而在區(qū)域“B2”上的斜率比在第一個實施例中相應的斜率陡。
此外，由于信號電荷繼續(xù)產(chǎn)生，第一個二極管下?lián)诫s層61a和浮擴散層43的電勢能級上升到實線“e”所表示的能級。于是，如圖7D所示，該產(chǎn)生的信號電荷積累在面積I、II、III上，因此，如在圖10區(qū)域“B3”中所示，與它在區(qū)域“B2”的斜率相比，Vout電壓相對入射光圖線的斜率比較平緩。
由于信號電荷繼續(xù)產(chǎn)生，面積I、II、III的電勢能級上升到相應于實線“c”的能級，于是，如圖7E所示，該產(chǎn)生的信號電荷通過重置晶體管的溝道層44(即面積IV)，移到了重置晶體管的漏層46(即面積V)。此時，由于漏層46與電源電壓VDD的電極相連，該移動到漏層46的信號電荷漏到了電源電壓VDD的電極上。因此，如圖10區(qū)域“B4”所示，在這一區(qū)段，即使入射光強再增加，Vout電壓仍然保持在一個常數(shù)值Vconst。
因此，第二個實施例的CMOS有源像素有這樣的特性圖10中的第二個實施例圖線的斜率表示浮擴散層43的電壓隨入射光強的增加而增加的增長率，它隨著入射光強的增加變得更加平緩。第三個實施例根據(jù)第三個實施例，圖8是CMOS有源像素中光電二極管的截面圖及相關電路圖。除了光電二極管的二極管下?lián)诫s層的結構不同以外，圖8的第三個實施例類似于圖4的第一個實施例。
參考圖8，在第三個實施例CMOS有源像素中，形成光電二極管側向結的N+型二極管下?lián)诫s層81與N+型浮擴散層43被一個N-型隔離層85分開，在此實施例中，二極管下?lián)诫s層81和浮擴散層43都是N+型摻雜的，但是，熟悉此技術者很容易理解，二極管下?lián)诫s層81的摻雜濃度可以不同于浮擴散層43的摻雜濃度，二極管下?lián)诫s層81、浮擴散層43和隔離層85制作在專為此制作的P型阱里。在圖8中，面積I、II、III、IV和V分別表示二極管下?lián)诫s層81、隔離層85、浮擴散層43、重置晶體管的溝道層44和重置晶體管的漏層46。
圖9表示相應于第三個實施例，在CMOS有源像素的每一個面積上的初始電勢能。參考圖9，第三個實施例的CMOS有源像素的初始態(tài)類似于圖5中的第一個實施例的CMOS有源像素的初始態(tài)，在此情況下，由于二極管下?lián)诫s層81(即面積I)是N+型摻雜的，面積I的電勢能級很低，它由實線“f”來表示。但是，即使信號電荷還沒有開始產(chǎn)生，由于諸如α粒子等其他因素的影響，二極管下?lián)诫s層81的電勢能級通常上升到一定的高度，它由實線“d”來表示。
不象第一個實施例中二極管下?lián)诫s層的摻雜是N-型的，第三個實施例中二極管下?lián)诫s層的摻雜是N+型的，第三個實施例中的電容是在面積I、II上形成的，因此，它大于第一個實施例中的電容。于是，當圖9的面積I電勢能級超過實線“f”所表示的能量時，圖10中第三個實施例圖線的斜率，也就是浮擴散層的電壓隨著照射光增加而增加的比率，變平緩了。此后，第三個實施例在光電二極管中信號電荷的產(chǎn)生和積累的后續(xù)過程與第一個實施例相類似，因此參閱圖10，此后續(xù)的信號電荷的積累和傳輸?shù)倪^程就很容易理解了，所以，在第三個實施例里不再描述此后續(xù)過程。
如上所述，應用本發(fā)明的CMOS有源像素，在盡量不減小接收光面積的同時，光靈敏度得到了有效的提高。此外，由于使用本發(fā)明的CMOS有源像素的圖像傳感器中噪聲得到降低，圖像傳感器獲取圖像的質量得到了提高。
本發(fā)明對優(yōu)先實施例提供了專門的顯示和描述，但要知道，依據(jù)這種技術可以有各種變化和等價物而并不脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，在上述實施例里，光電二極管有一個或兩個二極管下?lián)诫s層，但是，其他實施例亦是可能的，如光電二極管有三個或更多的二極管下?lián)诫s層，同時各層有各自不同的摻雜濃度。因此，本發(fā)明的范圍應參考權利要求書來決定。
權利要求
1.一種制作在半導體襯底上的互補金屬氧化物半導體(CMOS)有源像素，其特征在于它包含用第一種摻雜型雜質摻雜的浮擴散層，它用于接收信號電荷；能產(chǎn)生信號電荷，并把它傳輸?shù)礁U散層的光電二極管，該光電二極管有一個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層，以及具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上；重置電路，它按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值；以及輸出電路，它產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號；其中，在光電二極管初始態(tài)，二極管下?lián)诫s層的電勢能高于浮擴散層的電勢能。
2.根據(jù)權利要求1所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于浮擴散層的摻雜濃度。
3.根據(jù)權利要求2所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的第一種摻雜類型是N型摻雜，第二種摻雜類型是P型摻雜。
4.根據(jù)權利要求2所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的部分浮擴散層制作在第二種摻雜類型的阱中。
5.根據(jù)權利要求4所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的二極管上摻雜層的摻雜濃度比阱的摻雜濃度高。
6.一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其特征在于它包含用第一種摻雜型雜質摻雜的浮擴散層，它用于接收信號電荷；能產(chǎn)生信號電荷，并把它傳輸?shù)礁U散層的光電二極管，該光電二極管包括第一和第二兩個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層，以及具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在第一和第二個二極管下?lián)诫s層之上。第一個二極管下?lián)诫s層制作在浮擴散層和第二個二極管下?lián)诫s層之間；重置電路，它按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值；以及輸出電路，它產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號；其中，在光電二極管初始態(tài)，第一個二極管下?lián)诫s層的電勢能高于浮擴散層電勢能；并且在光電二極管初始態(tài)，第二個二極管下?lián)诫s層的電勢能高于第一個二極管下?lián)诫s層的電勢能。
7.根據(jù)權利要求6所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的第一個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于浮擴散層的摻雜濃度，以及第二個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度低于第一個二極管下?lián)诫s層的摻雜濃度。
8.根據(jù)權利要求7所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的第一種摻雜類型是N型摻雜，第二種摻雜類型是P型摻雜。
9.根據(jù)權利要求7所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的部分浮擴散層制作在第二種摻雜類型的阱中。
10.根據(jù)權利要求9所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的二極管上摻雜層的摻雜濃度比阱的摻雜濃度高。
11.一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其特征在于它包含用第一種摻雜型雜質摻雜的浮擴散層，它用于接收信號電荷；能產(chǎn)生信號電荷，并把它傳輸?shù)礁U散層的光電二極管，該光電二極管包括第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層；第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上；以及一個隔離層，隔離層制作在二極管下?lián)诫s層和浮擴散層之間；重置電路，它按照控制信號來控制浮擴散層的電壓值，以重置電壓值；輸出電路，它產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號；其中，在光電二極管初始態(tài)，隔離層的電勢能高于浮擴散層電勢能。
12.根據(jù)權利要求11所述的CMOS有源像素，其特征在于其中所述的第一種摻雜類型是N型摻雜，第二種摻雜類型是P型摻雜。
13.一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其特征在于它包含用第一種摻雜型雜質摻雜的浮擴散層，它用于接收信號電荷；能產(chǎn)生信號電荷，并把它傳輸?shù)礁U散層的光電二極管，該光電二極管有一個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層，以及一個具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上；重置電路，它按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值；以及輸出電路，它產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號；其中，在光電二極管初始態(tài)，二極管下?lián)诫s層與浮擴散層有不同的電勢能。
14.一種制作在半導體襯底上的CMOS有源像素，其特征在于它包含用第一種摻雜型雜質摻雜的浮擴散層，它用于接收信號電荷；能產(chǎn)生信號電荷，并把它傳輸?shù)礁U散層的光電二極管。該光電二極管有一個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層，以及具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層，第二種摻雜類型的極性和第一種摻雜類型的極性相反，二極管上摻雜層制作在二極管下?lián)诫s層之上；重置電路，它按照控制信號來控制浮擴散層的電壓，以重置電壓值；以及輸出電路，它產(chǎn)生與浮擴散層電壓值相應的輸出信號；其中，在光電二極管初始態(tài)，二極管下?lián)诫s層的電勢能與浮擴散層的電勢能是隔開的。
全文摘要
一種具有高靈敏度的CMOS有源像素,包含一個用于接收信號電荷的浮擴散層、一個可產(chǎn)生信號電荷并傳輸?shù)礁U散層的光電二極管、一個可控制重置電壓值的重置電路和一個輸出電路。該光電二極管有第一、第二兩個具有第一種摻雜類型的二極管下?lián)诫s層和具有第二種摻雜類型的二極管上摻雜層,兩種摻雜類型極性相反,第一、第二兩個二極管下?lián)诫s層接觸,且其同時與上摻雜層的下部接觸,二極管上摻雜層和第一二極管下?lián)诫s層同時與浮擴散層接觸。
文檔編號H01L31/10GK1329366SQ01129270
公開日2002年1月2日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權日2000年6月20日
發(fā)明者李瑞圭, 閔大晟 申請人:皮克斯爾普拉斯有限公司