光电转换元件及图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种光电转换元件及图像传感器，涉及图像传感器技术领域。光电转换元件的半导体区域包括：衬底、以及衬底上依次设置的第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区；第三掺杂区的表面设置有调制栅极，衬底的边缘设置有隔离区，隔离区内设置有输出区；光电转换元件中产生的光生电子，至少部分由衬底通过第三掺杂区到达输出区。其中，通过衬底与隔离区形成耗尽区，由于耗尽区存在强电场，进而可加速衬底中产生的光生电子的转移速度，从而有效提高了光电转换元件中产生的光生电子的输出效率。

Photoelectric conversion element and image sensor

【技术实现步骤摘要】
光电转换元件及图像传感器
本专利技术涉及图像传感器
，具体而言，涉及一种光电转换元件及图像传感器。
技术介绍
随着科技的发展，互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)图像传感器已经广泛应用在人们生活的各方各面，例如远距离高精度测距、高动态成像、高帧频成像。现有技术中，CMOS图像传感器中包括的光电转换元件包括：衬底、掺杂区、钳位层、输出区、调制栅极。由于衬底区域存在一定厚度的中性体区，该中性体区没有电场，光生电子从衬底向掺杂区转移时在中性体区仅能通过扩散方式移动，从而导致光生电子的转移速度较慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种光电转换元件及图像传感器，以解决现有技术中存在的光电转换元件中光生电子转移速度较慢的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供了一种光电转换元件，所述光电转换元件的半导体区域包括：衬底、以及所述衬底上依次设置的第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区；所述第三掺杂区的表面设置有调制栅极，所述衬底的边缘设置有隔离区，所述隔离区内设置有输出区；所述光电转换元件中产生的光生电子，至少部分由所述衬底通过所述第三掺杂区到达所述输出区。可选地，所述隔离区包括：第一隔离区和第二隔离区；所述输出区设置在所述第一隔离区内，所述第二隔离区设置在所述第一隔离区远离所述输出区的一侧。可选地，所述第二隔离区在所述衬底上的投影覆盖所述第一隔离区的投影。可选地，所述第二掺杂区和所述第三掺杂区的两部分中间设置有第四掺杂区，所述第三掺杂区的表面设置有所述调制栅极。可选地，所述第三掺杂区设置有两个或者多个调制栅极。可选地，所述第四掺杂区的掺杂物类型与所述第二掺杂区掺杂物类型相同，且浓度大于所述第二掺杂区的浓度。可选地，所述衬底背离所述第三掺杂区的表面设置有吸附层，所述吸附层用于吸附所述衬底中的空穴。可选地，所述第三掺杂区掺杂物类型与所述第一掺杂区掺杂物类型相同，且所述第三掺杂区浓度高于所述第一掺杂区浓度。可选地，所述衬底为N型衬底；所述衬底、所述第一掺杂区、所述第三掺杂区掺杂N型材料，形成N型区；所述隔离区、所述第二掺杂区掺杂P型材料，形成P型区。第二方面，本申请实施例还提供一种图像传感器，包括上述第一方面所述的光电转换元件。本申请的有益效果是：本申请所提供的光电转换元件及图像传感器中，该光电转换元件的半导体区域包括：衬底、以及衬底上依次设置的第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区；第三掺杂区的表面设置有调制栅极，衬底的边缘设置有隔离区，隔离区内设置有输出区；光电转换元件中产生的光生电子，至少部分由衬底通过第三掺杂区到达输出区。其中，通过衬底与隔离区形成耗尽区，由于耗尽区存在强电场，进而可加速衬底中产生的光生电子的转移速度，从而有效提高了光电转换元件中产生的光生电子的输出效率。另外，在第二掺杂区和第三掺杂区的中间设置第四掺杂区，可以有效阻止第三掺杂区的两部分中其中一个表面的调制栅极下方的光生电子直接转移到另一个表面的调制栅极下方并输出，从而提高光电转换元件的解调对比度。其次，衬底和第一掺杂区均为N型，可有效避免光生电子由衬底向第一掺杂区转移的光生电子被其他类型材料(P型材料)阻碍，加快了光生电子的转移速度。最后，衬底下方设置有吸附层，吸附层中填充三氧化二铝，三氧化二铝可以吸附一些空穴在其与衬底之间，使得降低了衬底下方区域电势，进而加快光生电子从衬底向第一掺杂区的转移速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的一种光电二极管的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种光电转换元件的结构示意图；图3为本申请实施例提供的调制栅极未加电场景下光电转换元件中各区域电压大小示意图；图4为本申请实施例提供的调制栅极加电场景下光电转换元件中各区域电压大小示意图；图5为本申请实施例提供的一种图像传感器的装置示意图。图标：1-第一P型衬底；2-第二P型衬底；3-N型掺杂区；4-输出端；5-传输栅；6-钳位层；10-光电转换元件；11-衬底；12-第一掺杂区；13-第二掺杂区；14-第三掺杂区；15-调制栅极；16-输出区；17-第一隔离区；18-第二隔离区；19-第四掺杂区；20-吸附层；100-图像传感器；110-时序控制模块；120-模拟信号处理模块；130-模数转换模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。随着科技的发展，CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器已经广泛应用在人们生活的各方各面，例如远距离高精度测距、高动态成像、高帧频成像。图1为本申请实施例提供的一种光电二极管的结构示意图；首先，对现有CMOS图像传感器中光电转换单元的结构以及存在的缺陷进行说明。需要说明的是，现有技术中，CMOS图像传感器至少包括：光电转换单元、时序控制模块、模拟信号处理模块以及模数转换模块，其中，光电转换单元可以采用光电二极管实现光电转换。如图1所示，该光电二极管包括：第一P型衬底1，第一P型衬底1上设置有第二P型衬底2，第二P型衬底2中一个区域设置有N型掺杂区3，同时在N型掺杂区3的一部分上表面设置有钳位层6，第二P型衬底2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电转换元件，其特征在于，所述光电转换元件的半导体区域包括：衬底、以及所述衬底上依次设置的第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区；/n所述第三掺杂区的表面设置有调制栅极，所述衬底的边缘设置有隔离区，所述隔离区内设置有输出区；/n所述光电转换元件中产生的光生电子，至少部分由所述衬底通过所述第三掺杂区到达所述输出区。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电转换元件，其特征在于，所述光电转换元件的半导体区域包括：衬底、以及所述衬底上依次设置的第一掺杂区、第二掺杂区、第三掺杂区；
所述第三掺杂区的表面设置有调制栅极，所述衬底的边缘设置有隔离区，所述隔离区内设置有输出区；
所述光电转换元件中产生的光生电子，至少部分由所述衬底通过所述第三掺杂区到达所述输出区。


2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其特征在于，所述隔离区包括：第一隔离区和第二隔离区；
所述输出区设置在所述第一隔离区内，所述第二隔离区设置在所述第一隔离区远离所述输出区的一侧。


3.根据权利要求2所述的光电转换元件，其特征在于，所述第二隔离区在所述衬底上的投影覆盖所述第一隔离区的投影。


4.根据权利要求1所述的光电转换元件，其特征在于，所述第二掺杂区和所述第三掺杂区的两部分中间设置有第四掺杂区；
所述第三掺杂区的表面设置有所述调制栅极。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33