[實用新型]改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器

有效

• 申請號: 202221626205.7
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN217768385U
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 深作克彥;生駒貴英
• 申請（專利權）人: 思特威（上海）電子科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L27/146
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本實用新型提供一種改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器，圖像傳感器包括像素場效應晶體管及外圍邏輯場效應晶體管，像素場效應晶體管包括電荷傳輸柵極及漂浮擴散有源區，電荷傳輸柵極中靠近漂浮擴散有源區一端的柵極邊緣區域與外圍邏輯場效應晶體管的柵極邊緣區域具有不同結構，使得電荷傳輸柵極中靠近漂浮擴散有源區一端的柵極邊緣區域的電場強度低于電荷傳輸柵極的柵極中心區域的電場強度，以改善像素場效應晶體管的GIDL現象，提高CIS的圖像質量。

技術領域

本實用新型涉及傳感器技術領域，特別是涉及一種改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器是利用光電器件的光電轉換功能將感光面上的光像轉換為與光像成相應比例關系的電信號的功能器件。其中，圖像傳感器包括CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互補型金屬氧化物半導體)圖像傳感器和CCD(Charged CoupledDevice，電荷耦合器件)圖像傳感器兩種類型，可廣泛地應用于數碼相機、移動手機、醫療器械、汽車和其他應用場合。

在CMOS圖像傳感器(CIS)中，設置有感光像素陣列及外圍邏輯電路系統，感光像素陣列用來采集圖像的光電信號信息，外界的光照射在像素陣列上，會發生光電效應，在像素單元內產生相應的電荷，以進行圖像信號的采集，如圖1，感光像素陣列中一般包括光電二極管101、電荷傳輸柵極102、復位晶體管103、源跟隨晶體管104及漂浮擴散有源區FD，外圍邏輯電路系統中則包括外圍邏輯場效應晶體管，以實現對感光像素陣列的控制與讀出。

CIS已經在我們的日常生活中無處不在，隨著物聯網時代的到來，促進像素間距縮小到更小尺寸，并通過像素級互連實現更大的集成已成為CIS發展的趨勢。然而，隨著生產工藝制程的小型化趨勢，CIS中的電荷傳輸柵極的柵介質層越來越薄、漂浮擴散有源區的形成越來越淺，摻雜量越來越高，而如圖2，CIS在曝光期間，為阻止電子在無光條件下流入光電二極管101，電荷傳輸柵極102以N型為例，其柵極偏壓為負壓，從而電荷傳輸柵極102的柵極與其漏極端即漂浮擴散有源區FD構成高電勢差，導致電荷傳輸柵極102的柵極與漏極的交疊區域表面形成耗盡區，正負載流子會在強電場作用下分別向漏極和襯底流動，從而引起漏極到柵極之間的漏電流，引發柵極誘導漏電(GIDL，Gate-Induced Drain Leakage)現象，而GIDL現象會引發CIS圖像白點壞像素的問題，從而降低了CIS的圖像質量。

因此，提供一種改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器，實屬必要。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器，用于解決現有技術中圖像傳感器的像素場效應晶體管GIDL問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種改善像素場效應晶體管GIDL的圖像傳感器，所述圖像傳感器包括像素場效應晶體管及外圍邏輯場效應晶體管，所述像素場效應晶體管包括電荷傳輸柵極及漂浮擴散有源區，所述電荷傳輸柵極靠近所述漂浮擴散有源區一端的柵極邊緣區域與所述外圍邏輯場效應晶體管對應的柵極邊緣區域具有不同結構，所述電荷傳輸柵極靠近所述漂浮擴散有源區一端的柵極邊緣區域的電場強度低于所述電荷傳輸柵極中心區域的電場強度。

可選地，所述電荷傳輸柵極靠近所述漂浮擴散有源區一端的柵極介質層的邊緣區域的厚度大于所述柵極介質層的中心區域的厚度。

可選地，靠近所述漂浮擴散有源區一端的所述柵極介質層的邊緣區域的介電常數小于所述柵極介質層的中心區域的介電常數。

可選地，所述電荷傳輸柵極中心區域的所述柵極介質層與所述外圍邏輯場效應晶體管的柵極介質層具有相同材質及厚度。

可選地，所述電荷傳輸柵極的表面覆蓋有正電荷薄膜，通過所述正電荷薄膜改變靠近所述漂浮擴散有源區一端的柵極邊緣區域功函數，以降低電場強度。