一种基于暗角补偿的图像传感器像素阵列，其特征在于，包括多个像素单元，每个像素单元包括光电二极管、传输晶体管栅极和悬浮漏极，所述光电二极管基于入射光产生电荷，所述传输晶体管栅极将所述光电二极管产生的电荷转移至其悬浮漏极，其中，所述光电二极管的注入区和传输晶体管栅极具有一重叠区，以及所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术一种，包括多个像素单元，每个像素单元包括光电二极管、传输晶体管栅极和悬浮漏极，所述光电二极管基于入射光产生电荷，所述传输晶体管栅极将所述光电二极管产生的电荷转移至其悬浮漏极，其中，所述光电二极管的注入区和传输晶体管栅极具有一重叠区，以及所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。本专利技术还提供了一种基于暗角补偿的图像传感器像素阵列的形成方法，能有效对图像暗角进行补偿，以提高图像质量。【专利说明】
本专利技术涉及图像传感器领域，尤其涉及一种。
技术介绍
通常，图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置。图像传感器包括电荷耦合器件(Charge Coupled Device,简称CCD)和互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor,简称 CMOS)图像传感器芯片CMOS图像传感器和传统的C⑶传感器相比具有的低功耗，低成本和与CMOS工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在CMOS图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机(DSC)，手机摄像头，摄像机和数码单反(DSLR)中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。对CMOS图像传感器而言，如何提高图像质量是设计和制造中一个非常重要的因素。如图1所示为现有的图像传感器，其像素单元采用拜亚(Bayer)形式排列，其中，R代表感应红色光的像素单元，G感应绿色光的像素单元，B感应蓝色光的像素单元，最终通过RGB三色合成还原真实的图像颜色。如图2所示是图像传感器像素单元阵列中央位置的结构剖视图，其中CMOS图像传感器包括用于光电转换的光电二极管101以及多个MOS晶体管，光电二极管101是感光单元，实现对光线的收集和光电转换，其它的MOS晶体管是控制单元，主要实现对光电二极管的选中，复位和读出的控制。MOS晶体管中包括一个传输晶体管。传输晶体管栅极102用于控制电荷从光电二极管101向悬浮漏极103输送,而悬浮漏极103用于电荷向电压转换。此外，CMOS图像传感器还包括金属互连线105a、105b、105c,用于金属互连线之间隔离的介质层104，用于红绿蓝分色的滤色层106，以及用于光线聚焦的微透镜107。具体来说，在CMOS图像传感器工作过程中，光电二极管101将收集到的入射光转换成电荷并把转换后的电荷积累在光电二极管101中，在光电转换过程结束以后，通过脉冲信号将传输晶体管栅极102打开,将光电二极管101中积累的电荷全部输送到悬浮漏极103中，悬浮漏极103将积累的电荷量转换为电压的变化量。悬浮漏极103上电压变化量与从光电二极管101中传送到悬浮漏极103的电荷量成正比。在像素单元的结构中传输管控制电子从光电二极管到悬浮漏极的传输，传输管的特性对像素单元的性能有着重要影响。图3所示为常规CMOS图像传感器像素单元的版图结构，其包括用于形成光电二极管的注入区IOla和有源区101b、传输晶体管栅极102和悬浮漏极103，其中，光电二极管注入区IOla和传输晶体管栅极102有一重叠区108，该重叠区108的大小可以影响传输晶体管的传输效率。如图4所示为常规像素单元的光响应特性曲线，其横轴为照度，代表入射光的强度，纵轴为输出信号，输出信号随照度的增加而增加，照度到达一定值时输出信号饱和，即照度继续增加但输出信号不变。在常规的像素阵列中，所有的像素单元使用相同的版图结构，即所有的像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极重叠区的重叠面积是相同的，因此所有的像素单元对光的响应特性也是相同的。但由于图像边缘像素接收到的入射光比图像中央像素少，也就是边缘像素得到的照度较小，因此造成图像边缘的像素单元的输出信号较小，在成像结果上就是表现出图像边缘的亮度较暗，也就是图像暗角的现象。图5所示是图像传感器像素阵列边缘位置的结构剖视图，其像素单元结构与中央位置的像素单元完全一致。在传感器像素阵列边缘位置的入射光具有一定的入射角度，因此无法被光电二极管101完全收集，产生的电压信号较弱。入射光线角度在像素阵列面上的不均匀分布，造成光电反应在整个成像平面上的不均匀，使得到的图像的边缘位置会比中间位置显得更暗，这种现象通常被称作镜头阴影或是暗角效应。实验发现当入射光线的入射角大于20度时，图像边缘的亮度只相当于图像中间位置亮度的78%，甚至更少。所以在CMOS图像传感器中需要使用暗角矫正的方法来消除图像中间和边缘亮度分布不均匀这一问题。如图6所示为现有技术中一种用于消除边缘暗角效应的CMOS图像传感器像素阵列的结构剖视图，其通过边缘位置的微透镜107和滤色层106的位移，使得入射光能够聚焦到边缘位置光电二极管101的表面，以减小图像暗角效应。但是，在焦距较小的情况小，入射光线的角度较大，而微透镜和滤色层的位移受到整个像素单元阵列空间的限制，位移量十分有限，无法有效地补偿图像的暗角效应。
技术实现思路
本专利技术的目的为，针对上述问题，提出了一种，能够有效对图像暗角进行补偿，以提高图像质量。为实现上述目的，本专利技术一种基于暗角补偿的图像传感器像素阵列，包括多个像素单元，每个像素单元包括光电二极管、传输晶体管栅极和悬浮漏极，所述光电二极管基于入射光产生电荷，所述传输晶体管栅极将所述光电二极管产生的电荷转移至其悬浮漏极，其中，所述光电二极管的注入区和传输晶体管栅极具有一重叠区，以及所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。在优选或可选的实施例中，所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心线性递减。在优选或可选的实施例中，所述重叠区的最大面积与最小面积的比值范围为1.05 ?2。在优选或可选的实施例中，所述多个像素单元的光电二极管注入区面积相同；所述多个像素单元的传输晶体管栅极面积相同。在优选或可选的实施例中，所述多个像素单元的悬浮漏极面积相同。在优选或可选的实施例中，所述像素阵列包括介质层、金属互连线、滤色层和微透镜。此外，本专利技术还提供了一种基于暗角补偿的图像传感器像素阵列的形成方法，其包括:在半导体衬底上形成多个像素单元的悬浮漏极；淀积介质层，并在所述介质层上形成多个传输晶体管栅极；在所述介质层和传输晶体管栅极上方形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜进行离子注入，以形成多个光电二极管注入区，其中，所述多个光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。在优选或可选的实施例中，所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心线性递减，且所述重叠区的最大面积与最小面积的比值范围为1.05?2。在优选或可选的实施例中，所述图形化的光刻胶层具有多个不相等的间隙，且所述多个间隙间所暴露出的传输晶体管栅极的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。在优选或可选的实施例中，所述多个像素单元的传输晶体管栅极面积相同；所述多个像素单元的悬浮漏极面积相同。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术实施例的，通过将光电二极管注入区和传输晶体管栅极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于暗角补偿的图像传感器像素阵列，其特征在于，包括多个像素单元，每个像素单元包括光电二极管、传输晶体管栅极和悬浮漏极，所述光电二极管基于入射光产生电荷，所述传输晶体管栅极将所述光电二极管产生的电荷转移至其悬浮漏极，其中，所述光电二极管的注入区和传输晶体管栅极具有一重叠区，以及所述多个像素单元的光电二极管注入区和传输晶体管栅极的重叠区的面积从所述像素阵列的边缘向中心递减。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：顾学强，周伟，张莉玮，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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