【嘉勤点评】韦尔半导体的图像传感器专利，通过将结型场效应晶体管JEFT和CMOS的两种栅极同时应用在转移栅极之上，防止转移出的电子回流到PD中造成图像拖尾等噪声，增大了像素面积而且避免信号串扰。
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目前，CMOS图像传感器已应用于日常生活的各种场景，在不同的应用领域对传感器的各项指标有着不同的要求。比如低光照场景下对于一样分辨率的图像传感器来说，像素面积越大，感光面积也就越大，成像质量越好；所以近年来出现很多提高像素比例的研究和发明。然而现有技术在实际应用过程中，出现图像滞后拖尾现象，其严重影响用户使用体验，而造成这一现象的主要原因是电子在从像素向浮置扩散点转移过程中出现回流。
为此，韦尔半导体于2021年12月12日申请了一项名为“一种图像传感器结构及其制作方法和工作时序”的发明专利（申请号: 202111579264.3），申请人为上海韦尔半导体股份有限公司。
图1 图像传感器结构俯视结构示意图
图1为图像传感器结构俯视结构示意图，将结型场效应晶体管JEFT和CMOS的两种栅极同时应用在转移栅极之上，其中110为结型场效应晶体管的栅极TG1，121为二氧化硅隔离层，120为CMOS的栅极TG2，130为复位晶体管栅极，复位晶体管栅极路两侧硅的N+注入层分别为浮置扩散节点122和复位晶体管源极131，像素外围则是起隔离作用的113深P阱(PWell(p+))。
图2 沿A-A’方向的截面示意图
图2为沿A-A’方向的截面示意图，由浅到深分别为:111浅P阱(PW(p-)) ,112次P阱(PB(p))，以及115光电二极管。在120和130之下将122，131与115，111，112隔离开的深P阱113。
本发明的新型图像传感器与传统的转移栅极TG的单一传输功能不同的是，将结型场效应晶体管JEFT和CMOS的两种栅极同时做在TG上，中间用氧化物隔离开，但沟道之上的栅氧化层连接在一起。在PD与第一转移栅极TG1之间注入p型离子形成PB和p-形成PW，此时较深掺杂浓度的PB区域静电势较小，形成势垒钳住PD内电子 ,此时PW静电势略大于PB但都小于PD静电势。而靠近FD一侧则是CMOS管的栅极，其工作原理为JEFT栅极下在正向电压作用下PB和PW反型 ,PD内电子在电场作用下转移到PW区域；再开启TG2此时PW相当于CMOS管的漏极，再TG2加压使电子转移到FD中，从而完成整个像素信号的读取。
此种结构与传统图像传感器相比主要有以下两点优势：首先JEFT的栅极结构可以防止转移出的电子回流到PD中造成图像拖尾等噪声。其次由于这种特殊读出方式可以将整个像素做在TG之下，读出电路也可集成与像素之上，这样既增大了像素面积而且每个像素都有单独的读出电路从而避免信号串扰。
简而言之，韦尔半导体的图像传感器专利，通过将结型场效应晶体管JEFT和CMOS的两种栅极同时应用在转移栅极之上，防止转移出的电子回流到PD中造成图像拖尾等噪声，增大了像素面积而且避免信号串扰。
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