[發明專利]一種CMOS像素傳感器

有效

• 申請號: 202010693043.8
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111769130B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 張亮;王萌;董家寧;王安慶;李龍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/374
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.CMOS像素傳感器，其特征在于，包括P型襯底、P型高阻外延層、第一N阱、第二N阱、P阱、深N阱和深P隔離層；

其中P型高阻外延層位于P型襯底上，深N阱位于P型高阻外延層中，第一N阱位于深N阱上，深P隔離層位于第一N阱中；P阱、第二N阱位于深P隔離層中；

其中，深N阱和P型高阻外延層形成P-N二極管；

深N阱上的第一N阱和第一N型有源區構成通路，通過金屬線連接其他讀出電路；所述其他讀出電路包括校準測試電路、電荷靈敏放大器、整形器、比較器和事例驅動電路；

深P隔離層用來隔離深N阱內的器件，深P隔離層內的第二N阱和P型有源區用于制作PMOS晶體管，深P隔離層內的P阱和第二N型有源區用于制作NMOS管。

2.如權利要求1所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，P型高阻外延層電阻率大于1KΩ·cm。

3.如權利要求1所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，P-N二極管所在陽極區連接有反偏電壓，用于加快電荷收集。

4.如權利要求1所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，還包括多個像素單元，多個像素單元構成一個像素陣列，每個像素單元內鋪滿深N阱，使整個像素單元作為一個二極管。

5.如權利要求1所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，每個像素單元包括依次連接的校準測試電路、電荷靈敏放大器、整形器、比較器和事例驅動電路。

6.如權利要求5所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，所述的校準測試電路由C_inj電容和外部觸發信號組成，用于模擬外部電荷注入，標定像素內部電路性能。

7.如權利要求5所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，所述電荷靈敏放大器的增益約為1/Cf，定制MOM電容作為反饋電容,Cf為反饋電容值。

8.如權利要求5所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，所述的整形器采用CR-RC結構；所述的比較器采用兩級結構，第一級完成差分放大功能，第二級完成正反饋比較功能。

9.如權利要求5所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，所述的事例驅動電路完成優先判斷功能，如果某像素被粒子擊中，事例驅動電路將判斷信號傳輸至列端，完成優先觸發。

10.如權利要求1所述的CMOS像素傳感器，其特征在于，CMOS像素傳感器還配置像素配置電路、時序邏輯、偏置電路、時鐘電路和控制接口；所述的像素配置電路、時序邏輯、偏置電路、時鐘電路均與像素陣列相連；所述的控制接口用來調節偏置參數以及使能信號；所述的像素配置電路用于像素內部電路性能標定；所述時序邏輯用于像素內部邏輯電路；所述偏置電路主要向像素單元電路提供靜態工作點；所述時鐘電路主要向數據處理模塊提供高速時鐘。