超快电荷转移的大尺寸PPD像素器件设计

作者：顾超; 冯鹏; 尹韬; 于双铭; 窦润江; 刘力源; 刘剑; 吴南健

来源：半导体光电, 2021, 42(02): 196-200+206.

DOI：10.16818/j.issn1001-5868.2021.02.008

• PPD像素器件
• 大尺寸像素器件
• 超快电荷转移
• 高时间分辨率

面向微光环境的高时间分辨成像需求,基于CMOS图像传感器工艺,设计并仿真验证了一种具有三角形状梯度掺杂且浮置扩散区域中置的超快电荷转移大尺寸光电二极管(PPD)像素器件。它通过N埋层掺杂形状和梯度掺杂设计增强光生电荷传输路径的电势梯度,加速光生电荷从N埋层感光区域向电荷存储区域的转移。同时通过对传输管沟道的梯度掺杂,减小了沟道反弹电荷的水平,有效提升了光生电荷转移效率。仿真结果表明,三角形枝状的圆形像素器件在30 000个电荷的情况下,在电荷转移效率达到99.9%时,电荷转移时间为1ns,同时其反弹电荷水平在1e-以下。该PPD像素器件可用于微光环境下的高时间分辨率成像。

• 单位
  中国科学院半导体研究所; 中国科学院大学; 半导体超晶格国家重点实验室