【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于cmos图像传感器领域，涉及一种大满阱tdi-cmos像元结构。
技术介绍
1、时间延迟积分(tdi, time delay integration)型cmos图像传感器按照像素种类区别，可分为数字型累加型tdi、模拟累加型tdi、ccd-cmos融合型tdi (ccd，chargecoupled device)或多种架构融合等。其中ccd-cmos融合型tdi，兼顾了传统ccd图像传感器信号无噪声累加、传统cmos图像传感器高集成度等优点，同时具备无可比拟的行频性能，因此属于最具性能优势的tdi型cmos图像传感器。
2、对于ccd-cmos融合型tdi图像传感器，其满阱容量天然受栅氧厚度、ccd电极电压摆幅、多相控制架构限制，单位面积满阱能力上限即栅氧电容能力。但是为提升电荷转移效率、增加累加级数，其像元结构通常采取埋沟设计，受抗弥散能力、埋沟深度等设计因素的影响，其满阱能力相较表面型沟道器件至少降低50%以上。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种大满阱tdi-cmos像元结构，适用于ccd-cmos融合型tdi图像传感器，尤其可在不影响电压摆幅、电荷传输效率、抗弥散能力的前提下，增加满阱容量性能。
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种大满阱tdi-cmos像元结构，包括6个 ccd电极、4个列间隔离和3个ccd沟道；
4、其中，4个列间隔离和3个ccd沟道均为长方体结构
5、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述长方体底座的上表面设置有层；6个 ccd电极的下表面与层接触。
6、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述列间隔离为单一结构，采用介质隔离或离子注入隔离。
7、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述ccd沟道包括n型埋沟、衬底和6个深n型离子注入；
8、其中，衬底水平放置；n型埋沟水平设置在衬底的顶部；6个深n型离子注入均竖直设置在n型埋沟和衬底内；深n型离子注入的上半部分位于n型埋沟中，深n型离子注入的下半部分位于衬底中。
9、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述6个深n型离子注入与6个 ccd电极位置一一对应，每个深n型离子注入位于对应的ccd电极正下方。
10、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，当为改善暗电流的像元结构时，ccd沟道包括n型埋沟、衬底、6个深n型离子注入和7个p型势垒注入；
11、其中，衬底水平放置；n型埋沟水平设置在衬底的顶部；6个深n型离子注入均竖直设置在n型埋沟和衬底内；深n型离子注入的上半部分位于n型埋沟中，深n型离子注入的下半部分位于衬底中；7个p型势垒注入均匀设置在n型埋沟的内部顶端。
12、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述6个深n型离子注入与6个 ccd电极位置一一对应，每个深n型离子注入位于对应的ccd电极正下方；相邻2个ccd电极之间对应设置1个p型势垒注入，剩余的2个p型势垒注入分别位于n型埋沟的两个顶角处。
13、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述n型埋沟采用as或p离子注入；n型埋沟的能量范围为50kev~150kev；n型埋沟的深度为0.3~1。
14、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述ccd电极采用多晶硅材料；ccd电极采用b、p或as离子注入；ccd电极的能量范围为3kev~20kev。
15、在上述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，所述p型势垒注入采用b或离子注入，p型势垒注入的能量范围为5kev~30kev；深n型离子注入采用p离子注入；深n型离子注入的能量范围为200kev~2mev；深n型离子注入的深度为1~5；相邻2个深n型离子注入的间距为0.4~3。
16、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
17、（1）本专利技术提出了一种大满阱tdi-cmos像元结构，该结构适用于ccd-cmos融合型tdi图像传感器，尤其可在不影响电压摆幅、电荷传输效率、抗弥散能力的前提下，增加满阱容量性能；
18、（2）本专利技术给出了新型埋沟ccd结构，包含ccd电极、n型埋沟，并额外增加了分布式的深n型离子注入，每道深n型离子注入之间存在一定距离空间，有效增强了电荷满阱容量；
19、（3）本专利技术增加了深n型离子注入和p型势垒注入，在固定电荷场的空间尺度约束的情况下，有效利用距离表面较深的空间进行存储与电荷传输。
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1.一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：包括6个 CCD电极（1）、4个列间隔离（2）和3个CCD沟道（3）；
2.根据权利要求1所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述长方体底座的上表面设置有层；6个 CCD电极（1）的下表面与层接触。
3.根据权利要求1所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述列间隔离（2）为单一结构，采用介质隔离或离子注入隔离。
4.根据权利要求1所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述CCD沟道（3）包括n型埋沟（31）、衬底（32）和6个深n型离子注入（33）；
5.根据权利要求4所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述6个深n型离子注入（33）与6个 CCD电极（1）位置一一对应，每个深n型离子注入（33）位于对应的CCD电极（1）正下方。
6.根据权利要求4所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：当为改善暗电流的像元结构时，CCD沟道（3）包括n型埋沟（31）、衬底（32）、6个深n型离子注入（
7.根据权利要求6所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述6个深n型离子注入（33）与6个 CCD电极（1）位置一一对应，每个深n型离子注入（33）位于对应的CCD电极（1）正下方；相邻2个CCD电极（1）之间对应设置1个p型势垒注入（34），剩余的2个p型势垒注入（34）分别位于n型埋沟（31）的两个顶角处。
8.根据权利要求6所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述n型埋沟（31）采用As或P离子注入；n型埋沟（31）的能量范围为50keV~150keV；n型埋沟（31）的深度为0.3~1。
9.根据权利要求6所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述CCD电极（1）采用多晶硅材料；CCD电极（1）采用B、P或As离子注入；CCD电极（1）的能量范围为3keV~20keV。
10.根据权利要求6所述的一种大满阱TDI-CMOS像元结构，其特征在于：所述p型势垒注入（34）采用B或离子注入，p型势垒注入（34）的能量范围为5keV~30keV；深n型离子注入（33）采用P离子注入；深n型离子注入（33）的能量范围为200keV~2MeV；深n型离子注入（33）的深度为1~5；相邻2个深n型离子注入（33）的间距为0.4~3。
...【技术特征摘要】
1.一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：包括6个 ccd电极（1）、4个列间隔离（2）和3个ccd沟道（3）；
2.根据权利要求1所述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：所述长方体底座的上表面设置有层；6个 ccd电极（1）的下表面与层接触。
3.根据权利要求1所述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：所述列间隔离（2）为单一结构，采用介质隔离或离子注入隔离。
4.根据权利要求1所述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：所述ccd沟道（3）包括n型埋沟（31）、衬底（32）和6个深n型离子注入（33）；
5.根据权利要求4所述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：所述6个深n型离子注入（33）与6个 ccd电极（1）位置一一对应，每个深n型离子注入（33）位于对应的ccd电极（1）正下方。
6.根据权利要求4所述的一种大满阱tdi-cmos像元结构，其特征在于：当为改善暗电流的像元结构时，ccd沟道（3）包括n型埋沟（31）、衬底（32）、6个深n型离子注入（33）和7个p型势垒注入（34）；
7.根据权利要求6所述的一种大满阱tdi-c...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩立镪，王小勇，潘卫军，张旭，程甘霖，戴立群，王耕耘，卜洪波，吴淞波，姚瑶，樊奔，孙启扬，谢莉莉，谢圣文，柴瑞青，张芮萌，牟帅臣，陈瑞明，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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