[發(fā)明專利]嵌入傳送柵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110245139.9
• 申請(qǐng)日: 2011-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN102376730A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 野崎秀俊;代鐵軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美商豪威科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146;H04N5/374
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及圖像傳感器，且尤其但非排他地，涉及互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像傳感器已變得普遍存在。圖像傳感器廣泛地用在數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、蜂窩式電話、安全相機(jī)、醫(yī)學(xué)、汽車及其它應(yīng)用中。用于制造圖像傳感器(且更具體地，CMOS圖像傳感器(“CIS”))的技術(shù)已持續(xù)大步前進(jìn)。舉例而言，對(duì)較高分辨率及較低功耗的需求已助長(zhǎng)了圖像傳感器的進(jìn)一步小型化及整合。因此，圖像傳感器的像素陣列中的像素的數(shù)目已增加，而每一像素單元的大小已減小。

通常，圖像傳感器的每一像素包括諸如光電二極管的感光元件，以及用于自感光元件讀出信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)晶體管。隨著像素單元尺寸減小，晶體管尺寸亦減小。傳送晶體管通常用在具有四晶體管設(shè)計(jì)的像素中。傳送晶體管將感光元件與像素電路的剩余部分分隔開，其中傳送晶體管形成在感光元件與浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間。

在一些應(yīng)用中，希望按比例縮小傳送晶體管以使其具有短?hào)艠O長(zhǎng)度以便實(shí)現(xiàn)較大整合及增強(qiáng)的像素填充因子。短傳送柵長(zhǎng)度可能增加感光元件與浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的穿通的可能性。在傳送晶體管之下的溝道耗盡且環(huán)繞漏極的耗盡區(qū)延伸穿過(guò)該溝道至源極以形成單個(gè)相連的耗盡區(qū)(有害事件)時(shí)，發(fā)生穿通。另一方面，較長(zhǎng)的傳送柵長(zhǎng)度可減少常規(guī)像素中穿通的發(fā)生，常規(guī)像素使用在平坦氧化物/硅襯底上形成的N+多晶硅傳送柵。然而，較長(zhǎng)的傳送柵長(zhǎng)度可能引起諸如成像滯后(image?lag)、低靈敏度及低全阱容量的問(wèn)題。

附圖簡(jiǎn)述

參看以下附圖描述本發(fā)明的非限制性及非詳盡實(shí)施例，其中除非另有指定，否則貫穿各個(gè)視圖，相同附圖標(biāo)記指代相同部分。

圖1A為說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的成像系統(tǒng)的功能框圖。

圖1B為說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的成像系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)4T像素的像素電路的電路圖。

圖2為圖像傳感器的常規(guī)像素單元的橫截面圖，其說(shuō)明感光區(qū)及浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)。

圖3A為根據(jù)實(shí)施例的包括具有自對(duì)準(zhǔn)穿通阻擋件的嵌入傳送柵的像素單元的橫截面圖。

圖3B為根據(jù)實(shí)施例的包括嵌入傳送柵的背側(cè)照明(“BSI”)像素單元的橫截面圖。

圖4為根據(jù)實(shí)施例的包括具有自對(duì)準(zhǔn)穿通阻擋件的P+/N+雙元件嵌入傳送柵的像素單元的橫截面圖。

圖5A為根據(jù)實(shí)施例的像素單元的平面圖，其說(shuō)明具有嵌入傳送柵的感光區(qū)、傳送晶體管及復(fù)位晶體管。

圖5B為基本上沿圖5A中的截面線A-A′截取的圖5A的像素單元的橫截面圖。

圖6A為根據(jù)實(shí)施例的像素單元的平面圖，其說(shuō)明具有嵌入傳送柵的感光區(qū)、傳送晶體管及復(fù)位晶體管。

圖6B為基本上沿圖6A中的截面線B-B′截取的圖6A的像素單元的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

本文中描述用于CMOS圖像傳感器(“CIS”)的裝置及系統(tǒng)的實(shí)施例。在以下描述中，陳述眾多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)諸實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文中所描述的技術(shù)可在無(wú)諸具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多者的情況下加以實(shí)踐或以其它方法、組件、材料等來(lái)加以實(shí)踐。在其它情況下，不詳細(xì)展示或描述熟知結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免混淆某些方面。

遍及本說(shuō)明書對(duì)“一實(shí)施例”或“一項(xiàng)實(shí)施例”的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書全文各處的短語(yǔ)“在一實(shí)施例中”或“在一項(xiàng)實(shí)施例中”的出現(xiàn)未必均指同一實(shí)施例。此外，可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何合適方式組合特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。方向術(shù)語(yǔ)(諸如，“頂部”、“底部”、“在...之下”)是在參考所描述的附圖的取向來(lái)使用的。

圖1A為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像系統(tǒng)100的框圖。成像系統(tǒng)100的所說(shuō)明實(shí)施例包括像素陣列105、讀出電路110、功能邏輯115及控制電路120。

像素陣列105為成像傳感器或像素(例如，像素P1、P2、...、Pn)的二維(“2D”)陣列。在一實(shí)施例中，每一像素為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)成像像素。像素可實(shí)現(xiàn)為背側(cè)照明像素或前側(cè)照明像素。如所說(shuō)明，將每一像素排列成行(例如，行R1至Ry)及列(例如，列C1至Cx)以獲取人、地點(diǎn)或?qū)ο蟮膱D像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)接著可用來(lái)呈現(xiàn)人、地點(diǎn)或?qū)ο蟮?D圖像。