CN109904180B - 图像传感器及其形成方法和工作方法 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器及其形成方法和工作方法，其中，图像传感器包括：基底，基底包括第一区和包围第一区的第二区；位于基底第一区的光电层；位于光电层表面的所述第一阱区；位于第一阱区表面的所述第一浮置扩散区；位于第一浮置扩散区内的所述第二阱区；位于第二阱区内的所述第二浮置扩散区；位于基底第二区表面的第一栅极结构，第一栅极结构包围光电层、第一阱区和第一浮置扩散区，第一栅极结构与光电层、第一阱区和第一浮置扩散区的侧壁接触；位于第二阱区表面的第二栅极结构，第二栅极结构围绕第二浮置扩散区，第二栅极结构暴露出第二浮置扩散区。所述图像传感器的灵敏度较高。

Description

图像传感器及其形成方法和工作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造和光电成像技术领域，特别涉及一种图像传感器及其形成方法和工作方法。

背景技术

图像传感器是将光学图像信号转换为电信号的半导体器件。以图像传感器作为关键零部件的产品成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。以产品类别区分，图像传感器产品主要分为电荷耦合图像传感器(Charge-coupled Device ImageSensor，简称为CCD图像传感器)、互补型金属氧化物图像传感器(Complementary MetalOxide Semiconductor Image Sensor，简称为CMOS图像传感器)。CMOS图像传感器是一种快速发展的固态图像传感器，由于CMOS图像传感器中的图像传感器部分和控制电路部分集成于同一芯片中，因此，CMOS图像传感器的体积小、功耗低、价格低廉，相较于串通的CCD图像传感器更具优势，也更易普及。

然而，现有的图像传感器的灵敏度较低。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种图像传感器及其形成方法和工作方法，以提高图像传感器的灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器，包括：基底，所述基底包括第一区和包围所述第一区的第二区；位于所述基底第一区表面的光电层；位于所述光电层表面的第一阱区，所述第一阱区内具有第一掺杂离子；位于所述第一阱区表面的第一浮置扩散区，所述第一浮置扩散区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；位于所述第一浮置扩散区内的第二阱区，所述第二阱区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；位于所述第二阱区内的第二浮置扩散区，所述第二浮置扩散区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相反；位于所述基底第二区表面的第一栅极结构，所述第一栅极结构包围光电层、第一阱区和第一浮置扩散区，且所述第一栅极结构与所述光电层、第一阱区和第一浮置扩散区的侧壁接触；位于所述第二阱区表面的第二栅极结构，所述第二栅极结构围绕第二浮置扩散区，且所述第二栅极结构暴露出所述第二浮置扩散区。

可选的，所述基底包括相对的第一面和第二面，所述掺杂层位于基底的第一面表面；所述图像传感器还包括：位于基底内的开口，所述第二面暴露出所述开口，所述开口底部暴露出光电层；位于开口内的滤色片；位于所述滤色片表面的透镜。

可选的，所述第二栅极结构还覆盖部分第一浮置扩散区表面和部分第二浮置扩散区的表面。

可选的，所述光电层包括位于基底第一区表面的第三阱区和位于第三阱区内的掺杂层，所述掺杂层内具有第五掺杂离子，所述第五掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反，所述第三阱区内具有第六掺杂离子，所述第六掺杂离子与第五掺杂离子的导电类型相反。

相应的，本发明还提供一种图像传感器的工作方法，包括：所述光电层用于接收入射光；当所述入射光的光强大于预设值时，开启与所述第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且开启第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通；当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且关断第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区关断。

相应的，本发明还提供一种图像传感器的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括第一区和包围所述第一区的第二区；在所述基底第一区形成光电层；在所述光电层的表面形成第一阱区，所述第一阱区内具有第一掺杂离子；在所述第一阱区表面形成第一浮置扩散区，所述第一浮置扩散区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反；在所述第一浮置扩散区内形成第二阱区，所述第二阱区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；在所述第二阱区内形成第二浮置扩散区，所述第二浮置扩散区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相反；在所述基底第二区表面形成第一栅极结构，所述第一栅极结构包围光电层、第一阱区和第一浮置扩散区，且所述第一栅极结构与所述光电层、第一阱区和第一浮置扩散区的侧壁接触；在所述第二阱区表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构围绕第二浮置扩散区，且所述第二栅极结构暴露出所述第二浮置扩散区。

可选的，所述基底包括相对的第一面和第二面，所述光电层位于基底的第一面；所述图像传感器的形成方法还包括：在所述基底内形成开口，所述第二面暴露出所述开口，所述开口底部暴露出光电层；在所述开口内形成滤色片；在所述滤色片表面形成透镜。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明技术方案提供的图像传感器的工作方法中，光电层用于吸收入射光中的光子产生电子。当入射光的光强大于预设值时，开启与所述第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且开启与第二栅极结构相接触的第二阱区内的沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，且使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通，则电子被存储在第一浮置扩散区和第二浮置扩散区内，使得强光下图像传感器的电容为第一浮置扩散区的电容与第二浮置扩散区的电容之和。所述光电层在强光下产生第一电荷量，所述第一电荷量与第一浮置扩散区的电容与第二浮置扩散区的电容之和的比值为强光下图像传感器的第一电压信号。由于第一电荷量较大，第一浮置扩散区的电容与第二浮置扩散区的电容之和较大，则第一电压信号相对较强，使得图像传感器在强光下的灵敏度较高；当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构相接触的第一阱区内的第一沟道，且关闭与第二栅极结构相接触的第二阱区内的沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，且第一浮置扩散区与第二浮置扩散区关断，因此，电子仅存储在第一浮置扩散区内，则弱光下图像传感器的电容仅为第一浮置扩散区的电容。所述光电层在弱光下产生的电荷为第二电荷量，所述第二电荷量与第一浮置扩散区电容的比值为弱光下图像传感器的第二电压信号。虽然第二电荷量小于第一电荷量，但是，第一浮置扩散区的电容小于第一浮置扩散区的电容与第二浮置扩散区的电容之和，使得第二电压信号与第一电压信号的差异较小。由于第一电压信号较强，因此，第二电压信号也较强，有利于提高图像传感器在弱光下的灵敏度。

进一步，所述第二栅极结构还覆盖部分第一浮置扩散区表面和部分第二浮置扩散区的顶部表面，使得第二栅极结构不易发生倾倒的同时，还能够防止第二栅极结构到第一栅极结构之间的距离过小，有利于减小第一栅极结构与第二栅极结构之间的相互干扰。

附图说明

图1是一种图像传感器实施例的结构示意图；

图2至图8是本发明图像传感器一实施例的形成过程各步骤的结构示意图；

图9是本发明图像传感器工作方法的流程图。

具体实施方式

正如背景技术所述，图像传感器的灵敏度较低，现结合具体实施例进行详细说明。

图1是一种图像传感器实施例的结构示意图。

请参考图1，基底100，所述基底100表面具有栅极结构101；位于所述栅极结构101一侧基底100内的光电二极管102；位于所述栅极结构101另一侧基底100内的浮置扩散区103。

上述图像传感器中，所述光电二极管102用于吸收光子产生电子，所述栅极结构101用于控制栅极结构101底部的沟道是否开启或者关闭，当栅极结构101底部的沟道开启后，所述电子将被传输至浮置扩散区103，所述浮置扩散区103用于存储电子，因此，图像传感器的电容为浮置扩散区103的电容。

当入射光为强光时，所述光电二极管102吸收入射光中的光子转化为第一电荷量Q1较多，则第一电荷量Q1与电容的比值较大，使得图像传感器的电信号较强，有利于提高图像传感器的灵敏度；然而，当入射光为弱光时，所述光电二极管102吸收入射光中的光子转化为第二电荷量Q2较少，而电容仍然是浮置扩散区103的电容，则第二电荷量Q2与电容的比值较小，使得图像传感器的电信号较弱，使得图像传感器的灵敏度较低。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种图像传感器，形成第一浮置扩散区和第二浮置扩散区。当入射光的光强大于预设值时，第一浮置扩散区和第二浮置扩散区同时工作；当入射光的光强小于预设值时，仅第一浮置扩散区工作。所述图像传感器无论入射光的强度较大还是较小时，灵敏度均较高。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2至图8是本发明图像传感器一实施例的形成过程各步骤的结构示意图。

请参考图2，提供基底200，所述基底200包括第一区A和包围第一区A的第二区B。

所述基底200包括相对的第一面(图中未标出)和第二面(图中未标出)，后续在基底200第一面形成光电层。

在本实施例中，所述基底200的材料为硅。在其他实施例中，锗、硅锗、绝缘体上硅或绝缘体上锗。

在本实施例中，所述基底200还包括包围第二区B的第三区(图中未示出)。所述第三区用于后续形成检测光电二极管(图中未示出)。

后续在基底200的第一面形成初始光电层、第一初始阱区和第一初始浮置扩散区，所述初始光电层、第一初始阱区和第一初始浮置扩散区的形成方法包括：在所述基底200表面形成材料层；在所述材料层内形成初始光电层；通过第一离子注入工艺，在所述材料层内掺入第一掺杂离子，在所述初始光电层表面形成第一初始阱区；通过第二离子注入工艺，在所述材料层内掺入第二掺杂离子，在第一初始阱区表面形成第一初始浮置扩散区。所述初始光电层包括：位于材料层内的第三初始阱区以及位于第三初始阱区内的初始掺杂层，具体请参考图3。

请参考图3，在所述基底200上形成材料层(图中未示出)；在所述材料层内形成第三初始阱区(图中未示出)，所述第三初始阱区内具有第六掺杂离子；在所述第三初始阱区的第一区A和第二区B内掺入第五掺杂离子形成初始掺杂层201，所述第五掺杂离子与第六掺杂离子的导电类型相反；通过第一离子注入工艺，在所述材料层内掺入第一掺杂离子，在所述初始掺杂层201表面形成第一初始阱区202，所述第一掺杂离子与第五掺杂离子的导电类型相反；通过第二离子注入工艺，在所述材料层内掺入第二掺杂离子，在第一初始阱区202表面形成第一初始浮置扩散区235，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反。

在本实施例中，所述材料层的材料为单晶硅。在其他实施例中，所述材料层的材料包括：硅锗、单晶锗、碳化硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗或者Ⅲ-Ⅴ族化合物。

在本实施例中，第六掺杂离子为P型离子，所述第五掺杂离子为N型离子，所述第一掺杂离子为P型离子，所述第二掺杂离子为N型离子，其中，N型离子包括：磷离子或者砷离子，P型离子包括：硼离子。

在其他实施例中，第六掺杂离子为N型离子，所述第五掺杂离子为P型离子，所述第一掺杂离子为N型离子，第二掺杂离子为P型离子。

在其他实施例中，所述第三初始阱区的形成方法包括：在所述基底上形成第一材料层；在所述第一材料层内掺入第六掺杂离子，形成第三初始阱区；所述初始掺杂层的形成方法包括：在第一区和第二区的第三初始阱区内掺入第五掺杂离子，形成初始掺杂层；所述第一初始阱区的形成方法包括：在所述初始掺杂层表面形成第一阱材料层；在所述第一阱材料层内掺入第一掺杂离子，形成第一初始阱区；所述第一初始浮置扩散区的形成方法包括：在第一初始阱区表面形成第一浮置材料层；在所述第一浮置材料层内掺入第二掺杂离子，形成第一初始浮置扩散区。

所述第三初始阱区用于后续形成第三阱区，所述初始掺杂层201用于后续形成掺杂层，所述第一初始阱区202用于后续形成第一阱区，所述第一初始浮置扩散区235用于后续形成第一浮置扩散区。

由于初始掺杂层201内的第五掺杂离子与第三初始阱区内第六掺杂离子的导电类型相反，因此，初始掺杂层201与第三初始阱区构成光电二极管，所述光电二极管用于将入射光中的光子转化为电子。

请参考图4，在部分所述第一初始浮置扩散区235的第一区A内形成第二阱区203，所述第二阱区203内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子的导电类型与第二掺杂离子的导电类型相反；在所述第二阱区203内形成第二浮置扩散区204，所述第二浮置扩散区204内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子的导电类型与第三掺杂离子的导电类型相反。

所述第二阱区203的形成方法包括：在所述第一初始浮置扩散区235的第二区B和部分第一区A表面形成第一掩膜层(图中未示出)；以所述第一掩膜层为掩膜，在所述第一初始浮置扩散区235内掺入第三掺杂离子，形成第二阱区203。

所述第一掩膜层的材料包括氮化硅或者氮化钛。所述第一掩膜层用于作为形成第二阱区203的掩膜。

在本实施例中，在所述第一初始浮置扩散区235内掺入第三掺杂离子的工艺包括：第三离子注入工艺。

在本实施例中，所述第三掺杂离子为P型离子。在其他实施例中，所述第三掺杂离子为N型离子。

所述第二浮置扩散区204的形成方法包括：在第一初始浮置扩散区235和部分第一阱区203表面形成第二掩膜层；以所述第二掩膜层为掩膜，在所述第一阱区203内掺入第四掺杂离子，形成第二浮置扩散区204。

所述第二掩膜层的材料包括氮化硅或者氮化钛。所述第二掩膜层用于作为形成第二浮置扩散区204的掩膜。

在本实施例中，在所述第二阱区203内掺入第四掺杂离子的工艺包括：第四离子注入工艺。

在本实施例中，所述第四掺杂离子为N型离子。在其他实施例中，所述第四掺杂离子为P型离子。

请参考图5，形成第二浮置扩散区204之后，刻蚀第二区B的第一初始浮置扩散区235(见图4)、第一初始阱区202(见图4)、初始掺杂层201(见图4)和第三初始阱区，形成第三阱区、位于第三阱区内的掺杂层220、位于所述掺杂层220表面的第一阱区221、位于第一阱区221表面的第一浮置扩散区222以及包围第三阱区、掺杂层220、第一阱区221和第一浮置扩散区222的开口225。

所述第三阱区、掺杂层220、第一阱区221、第一浮置扩散区222和开口225的形成方法包括：在所述第一初始浮置扩散区235(见图4)的第一区A表面形成第三掩膜层(图中未示出)；以所述第三掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一初始浮置扩散区235、第一初始阱区202、初始掺杂层201和第三初始阱区，形成所述第三阱区、位于第三阱区内的掺杂层220、位于所述掺杂层220表面的第一阱区221、位于第一阱区221表面的第一浮置扩散区222以及包围第三阱区、掺杂层220、第一阱区221和第一浮置扩散区222的开口225。

所述第三掩膜层的材料包括氮化硅或者氮化钛，所述第三掩膜层用于作为形成所述第三阱区、掺杂层220、第一阱区221、第一浮置扩散区222和开口225的掩膜。

以所述第三掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一初始浮置扩散区235、第一初始阱区202、初始掺杂层201和第三初始阱区的工艺包括干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺中的一种或者两种组合。

所述开口225用于后续容纳第一栅极结构。所述开口225包围第一阱区221，则后续位于开口225内的第一栅极结构开启第一阱区221内的沟道，使光生电子能够被传输至第一浮置扩散区222内。

请参考图6，在所述开口225内形成第一栅极结构206，且所述第一栅极结构206与第三阱区、所述掺杂层220、第一阱区221和第一浮置扩散区222的侧壁接触。

所述第一栅极结构206包括位于开口225侧壁和底部表面的第一栅介质层(图中未标出)和位于第一栅介质层表面的第一栅极层(图中未标出)。

所述第一栅介质层的材料包括氧化硅，所述第一栅极层的材料包括硅。

所述第一栅极结构206用于控制与第一栅极结构206相接触的第一阱区221内第一沟道的开启与关闭，当第一沟道开启后，所述光电层与第一浮置扩散区222导通，因此，有利于将光生的电子传输至第一浮置扩散区222。

请参考图7和图8，图8是图7沿X方向的俯视图，图7是图8沿A-A1线的剖面示意图，在所述第二阱区203表面形成第二栅极结构207，所述第二栅极结构207围绕第二浮置扩散区204，且所述第二栅极结构207暴露出所述第二浮置扩散区204。

在本实施例中，所述第二栅极结构207还覆盖部分第一浮置扩散区222和部分第二浮置扩散区204的顶部表面，使得第二栅极结构207不易发生倾倒的同时，还能够防止第二栅极结构207到第一栅极结构206之间的距离过小，有利于减小第一栅极结构206与第二栅极结构207之间的相互干扰。

在其他实施例中，所述第二栅极结构仅覆盖第二阱区的顶部表面。

所述第二栅极结构207包括位于基底表面的第二栅介质层(图中未标出)和位于第二栅介质层表面的第二栅极层(图中未标出)。

所述第二栅介质层的材料包括氧化硅，所述第二栅极层的材料包括硅。

当入射光的光强大于预设值时，所述第一栅极结构206开启与第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的第一沟道，使掺杂层220与第一浮置扩散区222导通，则有利于将光生的电子传输至第一浮置扩散区222。同时，所述第二栅极结构207开启第二阱区203内的第二沟道，使第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204导通。由此可见，强光下图像传感器的电容不仅来自于第一浮置扩散区222，还来自于第二浮置扩散区204，即：强光下图像传感器的电容为第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和。所述光电层在强光下产生第一电荷量，所述第一电荷量与第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和的比值为强光下图像传感器的第一电压信号。由于第一电荷量较大，第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和较大，则第一电压信号相对较强，使得图像传感器在强光下的灵敏度较高。

当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的第一沟道，且关闭与第二栅极结构207相接触的第二阱区203内的沟道，使光电层与第一浮置扩散区222导通，且第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204关断，因此，电子仅存储在第一浮置扩散区222内，则弱光下图像传感器的电容仅为第一浮置扩散区222的电容。所述光电层在弱光下产生的电荷为第二电荷量，所述第二电荷量与第一浮置扩散区222电容的比值为弱光下图像传感器的第二电压信号。虽然第二电荷量小于第一电荷量，但是，第一浮置扩散区222的电容小于第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和，使得第二电压信号与第一电压信号的差异较小。由于第一电压信号较强，因此，第二电压信号也较强，有利于提高图像传感器在弱光下的灵敏度。

所述入射光的强弱的判断方法包括：在所述第三区的基底200内形成检测光电二极管，所述检测光电二极管用于检测入射光产生的光电信号，所述检测光电二极管在预设值时具有预设光电信号；当检测光电二极管检测到的光电信号大于预设光电信号时，与第二栅极结构207相接触的第二阱区203内的第二沟道开启，且与第一栅极结构206接触的第一阱区221内的第一沟道开启；当检测光电二极管检测到的光电信号小于预设光电信号时，与第二栅极结构207接触的第二阱区203内的第二沟道关闭，与第一栅极结构206接触的第一阱区221内的第一沟道开启。

形成第二栅极结构207之后，所述图像传感器的形成方法还包括：在所述基底200内形成开口，所述第二面暴露出所述开口，所述开口底部暴露出光电层；在所述开口内形成滤色片；在所述滤色片表面形成透镜。

相应的，本发明还提供一种图像传感器，请参考图7，包括：

基底200，所述基底200包括第一区A和包围第一区A的第二区B；

位于所述基底200第一区A表面的光电层；

位于所述光电层表面的第一阱区221，所述第一阱区221内具有第一掺杂离子；

位于所述第一阱区221表面的第一浮置扩散区222，所述第一浮置扩散区222内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反；

位于所述第一浮置扩散区222内的第二阱区203，所述第二阱区203内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；

位于所述第二阱区203内的第二浮置扩散区204，所述第二浮置扩散区204内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相反；

位于所述基底200第二区B表面的第一栅极结构206，所述第一栅极结构206包围光电层、第一阱区221和第一浮置扩散区222，且所述第一栅极结构206与所述光电层、第一阱区221和第一浮置扩散区222的侧壁接触；

位于所述第二阱区203表面的第二栅极结构207，所述第二栅极结构207围绕第二浮置扩散区204，且所述第二栅极结构207暴露出所述第二浮置扩散区204。

以下进行详细说明：

所述基底200包括相对的第一面和第二面，所述光电层位于基底的第一面；所述图像传感器还包括：位于基底200内的开口，所述第二面暴露出开口，所述开口底部暴露出光电层；位于开口内的滤色片；位于所述滤色片表面的透镜。

所述第二栅极结构207还覆盖部分第一浮置扩散区203表面和部分第二浮置扩散区204的顶部表面。

所述光电层包括位于基底200第一区A表面的第三阱区和位于第三阱区内的掺杂层220，所述掺杂层220内具有第五掺杂离子，所述第五掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反，所述第三阱区内具有第六掺杂离子，所述第六掺杂离子与第五掺杂离子的导电类型相反。

图9是本发明图像传感器工作方法的流程图。

相应的，本发明还提供一种图像传感器的工作方法，请参考图9，包括：

步骤S1：所述光电层用于接收入射光；

步骤S2：当所述入射光的光强大于预设值时，开启与所述第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且开启与第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通；

步骤S3：当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且关断第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区关断。

以下结合图7进行详细说明。

请参考图7，所述光电层用于接收入射光；当所述入射光的光强大于预设值时，开启与所述第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的沟道，且开启与第二栅极结构207相接触的第二阱区203内沟道，使光电层与第一浮置扩散区222导通，使第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204导通。

当入射光的光强大于预设值时，与所述第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的第一沟道开启，使光电层与第一浮置扩散区222导通，则有利于将光生的电子传输至第一浮置扩散区222。同时，与所述第二栅极结构207相接触的第二阱区203内的第二沟道开启，使第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204导通，则强光下图像传感器的电容为第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和。所述光电层在强光下产生第一电荷量，所述第一电荷量与第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和的比值为强光下图像传感器的第一电压信号。由于第一电荷量较大，第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和较大，则第一电压信号相对较强，使得图像传感器在强光下的灵敏度较高

请继续参考图7，当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的沟道，且关断第二栅极结构207相接触的第二阱区203内沟道，使光电层与第一浮置扩散区222导通，使第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204关断。

当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构206相接触的第一阱区221内的第一沟道，且关闭与第二栅极结构207相接触的第二阱区203内的沟道，使光电层与第一浮置扩散区222导通，且第一浮置扩散区222与第二浮置扩散区204关断，因此，电子仅存储在第一浮置扩散区222内，则弱光下图像传感器的电容仅为第一浮置扩散区222的电容。所述光电层在弱光下产生的电荷为第二电荷量，所述第二电荷量与第一浮置扩散区222电容的比值为弱光下图像传感器的第二电压信号。虽然第二电荷量小于第一电荷量，但是，第一浮置扩散区222的电容小于第一浮置扩散区222的电容与第二浮置扩散区204的电容之和，使得第二电压信号与第一电压信号的差异较小。由于第一电压信号较强，因此，第二电压信号也较强，有利于提高图像传感器在弱光下的灵敏度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

基底，所述基底包括第一区和包围所述第一区的第二区；

位于所述基底第一区表面的光电层；

位于所述光电层表面的第一阱区，所述第一阱区内具有第一掺杂离子；

位于所述第一阱区表面的第一浮置扩散区，所述第一浮置扩散区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相反；

位于所述第一浮置扩散区内的第二阱区，所述第二阱区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；

位于所述第二阱区内的第二浮置扩散区，所述第二浮置扩散区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相反；

位于所述基底第二区表面的第一栅极结构，所述第一栅极结构包围光电层、第一阱区和第一浮置扩散区，且所述第一栅极结构与所述光电层、第一阱区和第一浮置扩散区的侧壁接触；

位于所述第二阱区表面的第二栅极结构，所述第二栅极结构围绕所述第二浮置扩散区，且所述第二栅极结构暴露出所述第二浮置扩散区。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述基底包括相对的第一面和第二面，所述光电层位于基底的第一面表面；所述图像传感器还包括：位于基底内的开口，所述第二面暴露出所述开口，所述开口底部暴露出光电层；位于开口内的滤色片；位于所述滤色片表面的透镜。

3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第二栅极结构还覆盖部分第一浮置扩散区表面和部分第二浮置扩散区的表面。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述光电层包括位于基底第一区表面的第三阱区和位于第三阱区内的掺杂层，所述掺杂层内具有第五掺杂离子，所述第五掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反，所述第三阱区内具有第六掺杂离子，所述第六掺杂离子与第五掺杂离子的导电类型相反。

5.一种如权利要求1至4任一项所述图像传感器的工作方法，其特征在于，包括：

所述光电层用于接收入射光；

当所述入射光的光强大于预设值时，开启与所述第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且开启与第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通；

当入射光的光强小于预设值时，开启与第一栅极结构相接触的第一阱区内的沟道，且关断第二栅极结构相接触的第二阱区内沟道，使光电层与第一浮置扩散区导通，使第一浮置扩散区与第二浮置扩散区关断。

6.一种如权利要求1至4任一项所述图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底，所述基底包括第一区和包围所述第一区的第二区；

在所述基底第一区表面形成光电层；

在所述光电层的表面形成第一阱区，所述第一阱区内具有第一掺杂离子；

在所述第一阱区表面形成第一浮置扩散区，所述第一浮置扩散区内具有第二掺杂离子，所述第二掺杂离子与第一掺杂离子的导电类型相反；

在所述第一浮置扩散区内形成第二阱区，所述第二阱区内具有第三掺杂离子，所述第三掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反；

在所述第二阱区内形成第二浮置扩散区，所述第二浮置扩散区内具有第四掺杂离子，所述第四掺杂离子与第三掺杂离子的导电类型相反；

在所述基底第二区表面形成第一栅极结构，所述第一栅极结构包围光电层、第一阱区和第一浮置扩散区，且所述第一栅极结构与所述光电层、第一阱区和第一浮置扩散区的侧壁接触；

在所述第二阱区表面形成第二栅极结构，所述第二栅极结构围绕所述第二浮置扩散区，且所述第二栅极结构暴露出所述第二浮置扩散区。

7.如权利要求6所述的图像传感器的形成方法，其特征在于，所述基底包括相对的第一面和第二面，所述光电层位于基底的第一面表面；所述图像传感器的形成方法还包括：在所述基底内形成开口，所述第二面暴露出所述开口，所述开口底部暴露出光电层；在所述开口内形成滤色片；在所述滤色片表面形成透镜。

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