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文檔簡介
1、近年來隨著CMOS工藝制程的不斷進(jìn)步,CMOS圖像傳感器的性能不斷提升。由于CMOS圖像傳感器具有低成本,低功耗,高性能的特點,在數(shù)碼電子產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)監(jiān)控等社會生活和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)逐漸取代CCD圖像傳感器。四管有源像素是目前CMOS圖像傳感器的主流像素結(jié)構(gòu),鉗位二極管的引入很好的抑制了像素的表面暗電流和復(fù)位噪聲,實現(xiàn)了真正意義上的相關(guān)雙采樣,使CMOS圖像傳感器的性能得到了質(zhì)的飛越。因此對于4T像素的研究與優(yōu)
2、化具有重要的意義。
本文結(jié)合4T像素的工作機理,分析了圖像拖影產(chǎn)生的原因,結(jié)合像素的工藝流程,對于4T像素的光吸收效率,圖像殘留,電荷轉(zhuǎn)移速度提出了改進(jìn)的方法并通過Sentaurus-TCAD仿真軟件進(jìn)行驗證。首先,本文提出了通過一次能量小劑量大的離子注入和一次能量大劑量小的離子注入形成N埋層的方法,增加了PPD的結(jié)深,大大提高了像素的光吸收效率,尤其對于長波光的吸收效率提高幅度接近10%。然后通過在N埋層中增加一次離子注
3、入形成摻雜濃度的梯度分布,消除了柵長較短的小尺寸像素PPD的N埋層中容易出現(xiàn)的一個勢壘,優(yōu)化了電荷的轉(zhuǎn)移,降低了殘留電子的濃度。在仿真中電荷轉(zhuǎn)移后殘留的電子濃度峰值可以從2.59×109/cm3減小到2.62×107/cm3。接下來提出了非均勻溝道的構(gòu)想。通過在傳輸柵溝道處增加一次P型的離子注入,形成P+P的摻雜分布,來達(dá)到消除勢阱和勢壘,減小圖像拖影的目的,并且通過仿真尋找到了最佳的工藝參數(shù)。最后設(shè)計了一種適用于大尺寸像素的感光區(qū)結(jié)構(gòu)
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