[发明专利]带有微光模式的图像传感器像素结构及其制作方法

权利要求书

1.一种带有微光模式的图像传感器像素结构，其特征是，包括钳位光电二极管PPD、浮空扩散节点FD、传输管TG、复位管RST、源跟随器SF、行选通管SEL、HDR管、电容器型STI结构，像素结构基于p型硅衬底；p型硅衬底接地GND；p型硅衬底上覆盖一层氧化层；氧化层位于多晶硅与硅两种材料之间；浅沟槽隔离结构SIT位于像素右侧边缘，对相邻两个像素进行电学隔离；普通型浅沟槽隔离结构(即普通型STI结构)位于p阱之中；p阱下方为深层p型隔离层；高掺杂p+型层和较低掺杂n型区共同组成PPD区；多晶硅传输栅TG与PPD区右侧相连；n型FD节点区与多晶硅传输栅TG右侧相连；多晶硅复位栅RST与n型FD节点区右侧相连；电源VDD区与多晶硅复位栅RST右侧相连；第二个p型隔离层位于多晶硅传输栅TG下方，在PPD区和n型FD节点区之间；n型FD节点区和电源VDD区位于第二个p阱之中；所述第二个p阱右侧以一定间隔与前述p阱相连；n型FD节点区通过金属线与源跟随器SF栅端相连；源跟随器SF源端连接行选通管SEL漏端；源跟随器SF漏端连接电源VDD；行选通管SEL栅端由金属线引出像素结构外；行选通管SEL源端连接列总线；n型FD节点区同时通过金属线与HDR管漏端相连；HDR管栅端由金属线引出像素结构外；HDR管源端连接电容器型STI结构外电极；电容器型STI结构内电极接地GND；电容器型STI结构位于较高掺杂p阱之中；较高掺杂p阱下方为深层p型隔离层。

2.如权利要求1所述的带有微光模式的图像传感器像素结构，其特征是，在正常光照工作模式，HDR管保持开启，电容器型STI结构与FD节点连通，FD节点总电容值增加，像素转换增益减小，像素动态范围得到扩展；在微光光照工作模式，HDR管保持关断，电容器型STI结构与FD节点隔断，FD节点总电容保持较小值，像素转换增益增加，像素灵敏度得到提高。在两种工作模式下，入射光由像素正面入射至PPD区产生光生电子；复位管RST开启，对FD节点进行复位，保持一定时间后复位管RST关断；选通管SEL保持开启状态，读取此时的复位信号V(rst)；传输管TG开启，PPD区光生电子转移至FD节点，保持一定时间后传输管TG关断；选通管SEL保持开启状态，读取此时的光信号V(signal)；根据相关双采样CDS原理，V(signal)与V(rst)的差值即为像素的最终输出信号值。

3.如权利要求1所述的带有微光模式的图像传感器像素结构，其特征是，电容器型STI结构的具体结构如下：在硅衬底中使用磁增强反应离子刻蚀出的一个沟槽，形成凹型硅衬底，在凹型硅衬底表面使用低压化学气相沉积沉积有一层厚氧化层作为隔离层，在以上结构的基础上使用LPCVD技术沉积一层多晶硅层作为电容器型STI结构的内电极，在以上结构的基础上使用LPCVD技术沉积一层薄氧化层作为电容器型STI结构的介质层；在以上结构的基础上使用LPCVD技术将沉积有一层多晶硅栅作为电容器型STI结构的外电极，且该层多晶硅填满剩余沟槽；使用化学机械抛光技术由上至下分别去除一层多晶硅层和一层薄氧化层，在多晶硅外电极层通过金属线连接至HDR管源端，多晶硅内电极层通过金属线接地GND。