【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体领域，涉及一种大满阱电荷量的cmos像元结构。
技术介绍
1、图像传感器在相机中占有极其重要的地位，图像传感器性能的好坏，对图像的质量起着决定的作用。图像传感器tdi（time delay integration，时间延迟积分）技术，是针对同一目标多次曝光，通过延时积分的方法，极大地提升了光能的收集能力。它具有响应度高、噪声低、动态范围宽等优点，在光线较暗的场景也能输出一定信噪比的信号，在工业检测、环境监测等方面发挥重要作用。
2、tdi技术最早是应用于ccd（charge couple device，电荷耦合器件）图像传感器上，即tdi-ccd图像传感器。但由于ccd图像传感器的工艺与大规模生产的cmos工艺不同，不能直接集成大量的cmos（complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体）电路。随着cmos图像传感器的发展，把ccd与cmos的优点相融合，又研发出新型的tdi-cmos图像传感器。
3、tdi图像传感器，不论是早期的tdi-ccd还是最新的tdi-cmos图像，都是通过水平mos结构的电极来驱动电极以下的电荷包，来实现电荷的存储和转移，但该驱动结构对于像元的空间区域的电荷存储利用不足，且控制效率较低，致使像元的满阱电荷以及转移效率都偏低。
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，提出一种大满阱电荷量的cmos像元结构，可充分利用像元空间区域对
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种大满阱电荷量的cmos像元结构，包括si：n结构、2组竖直层、1个水平层、2组竖直mos结构、1组水平mos结构和1组驱动电极；
4、其中，si：n结构为正方体结构；其中1组竖直层均匀贴附在si：n结构的前侧壁处；另外1组竖直层对称均匀贴附在si：n结构的后侧壁处；水平层均匀贴附在si：n结构的上表面；每组竖直层上对应安装1组竖直mos结构；水平mos结构均匀贴附在水平层的上表面；水平mos结构上表面对应安装1组驱动电极。
5、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，每组竖直层包括n个竖直层；每组竖直mos结构包括n个竖直mos结构；每组水平mos结构包括n个水平mos结构；n个竖直层均匀设置；每个竖直层对应安装1个竖直mos结构；n个水平mos结构均匀设置在水平层的上表面；n为不小于2的正整数。
6、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，所述竖直层为矩形板状结构；在竖直层的外侧壁处沿竖直方向开设有矩形凹槽；对应的竖直mos结构嵌入在该凹槽中。
7、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，每个水平mos结构两端分别与位于si：n结构前侧壁的1个竖直mos结构和位于si：n结构后侧壁的对称竖直mos结构连接，即每个水平mos结构与对应的2个竖直mos结构组成1个倒置u型的框架。
8、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，每个框架中，2个竖直mos结构的顶端分别设置有1个接触柱，水平mos结构的上表面设置有1个接触柱；对应的驱动电极设置在该框架的上表面，且该驱动电极的底部与3个接触柱均接触。
9、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，位于水平mos结构上的接触柱设置在水平mos结构上表面的中心位置。
10、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，所述竖直mos结构为金属材料；所述水平mos结构为poly材料。
11、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，所述cmos像元结构包括n个倒置u型的框架；相邻2个倒置u型的框架的间距为100nm。
12、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，cmos像元结构的电荷传输方向为：在水平层所在平面且垂直于水平mos结构的方向。
13、在上述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，将l×k个cmos像元结构进行阵列拼接，即构成了l×k的象元阵列；其中，沿电荷传输方向拼接l个cmos像元结构，沿水平mos结构的轴向拼接k个cmos像元结构。
14、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
15、（1）本专利技术同时使用垂直mos结构和水平mos结构作为像元的驱动电极，使像元的顶部、左右两侧都处于驱动电极的控制下；
16、（2）本专利技术可充分利用像元空间区域对光生电荷进行存储，极大地提高了像元对于光生电荷的存储效率，从而实现像元满阱的大幅提升；
17、（3）本专利技术通过像元顶部、左右两侧的多向控制，可以提升电极对于电荷传输的控制效率，实现较高的电荷传输效率以及电荷的高速转传输；
18、（4）本专利技术的像元结构适用于大满阱、高速传输的cmos应用，尤其是tdi-cmos的像元应用。
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1.一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：包括Si：N结构（1）、2组竖直层（2）、1个水平层（3）、2组竖直MOS结构（4）、1组水平MOS结构（5）和1组驱动电极（6）；
2.根据权利要求1所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：每组竖直层（2）包括n个竖直层（2）；每组竖直MOS结构（4）包括n个竖直MOS结构（4）；每组水平MOS结构（5）包括n个水平MOS结构（5）；n个竖直层（2）均匀设置；每个竖直层（2）对应安装1个竖直MOS结构（4）；n个水平MOS结构（5）均匀设置在水平层（3）的上表面；n为不小于2的正整数。
3.根据权利要求2所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：所述竖直层（2）为矩形板状结构；在竖直层（2）的外侧壁处沿竖直方向开设有矩形凹槽；对应的竖直MOS结构（4）嵌入在该凹槽中。
4.根据权利要求3所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：每个水平MOS结构（5）两端分别与位于Si：N结构（1）前侧壁的1个竖直MOS结构（4）和位于Si：N结构（1）后侧壁的对称竖直
5.根据权利要求4所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：每个框架中，2个竖直MOS结构（4）的顶端分别设置有1个接触柱（7），水平MOS结构（5）的上表面设置有1个接触柱（7）；对应的驱动电极（6）设置在该框架的上表面，且该驱动电极（6）的底部与3个接触柱（7）均接触。
6.根据权利要求5所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：位于水平MOS结构（5）上的接触柱（7）设置在水平MOS结构（5）上表面的中心位置。
7.根据权利要求1所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：所述竖直MOS结构（4）为金属材料；所述水平MOS结构（5）为POLY材料。
8.根据权利要求3所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：所述CMOS像元结构包括n个倒置U型的框架；相邻2个倒置U型的框架的间距为100nm。
9.根据权利要求6所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：CMOS像元结构的电荷传输方向为：在水平层（3）所在平面且垂直于水平MOS结构（5）的方向。
10.根据权利要求9所述的一种大满阱电荷量的CMOS像元结构，其特征在于：将L×K个CMOS像元结构进行阵列拼接，即构成了L×K的象元阵列；其中，沿电荷传输方向拼接L个CMOS像元结构，沿水平MOS结构（5）的轴向拼接K个CMOS像元结构。
...【技术特征摘要】
1.一种大满阱电荷量的cmos像元结构，其特征在于：包括si：n结构（1）、2组竖直层（2）、1个水平层（3）、2组竖直mos结构（4）、1组水平mos结构（5）和1组驱动电极（6）；
2.根据权利要求1所述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，其特征在于：每组竖直层（2）包括n个竖直层（2）；每组竖直mos结构（4）包括n个竖直mos结构（4）；每组水平mos结构（5）包括n个水平mos结构（5）；n个竖直层（2）均匀设置；每个竖直层（2）对应安装1个竖直mos结构（4）；n个水平mos结构（5）均匀设置在水平层（3）的上表面；n为不小于2的正整数。
3.根据权利要求2所述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，其特征在于：所述竖直层（2）为矩形板状结构；在竖直层（2）的外侧壁处沿竖直方向开设有矩形凹槽；对应的竖直mos结构（4）嵌入在该凹槽中。
4.根据权利要求3所述的一种大满阱电荷量的cmos像元结构，其特征在于：每个水平mos结构（5）两端分别与位于si：n结构（1）前侧壁的1个竖直mos结构（4）和位于si：n结构（1）后侧壁的对称竖直mos结构（4）连接，即每个水平mos结构（5）与对应的2个竖直mos结构（4）组成1个倒置u型的框架。
5.根据权利要求4所述的一种大满阱电荷量的cmos像元结...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小勇，潘卫军，韩立镪，王耕耘，程甘霖，吴淞波，樊奔，张旭，戴立群，卜洪波，孙启扬，谢圣文，谢莉莉，柴瑞青，张芮萌，牟帅臣，姚瑶，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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