[發(fā)明專利]利用共享深溝槽隔離存儲(chǔ)電容器的全局快門像素

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710365737.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108231807B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·雷納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體（RD）有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/146
• 分類號(hào): H01L27/146
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;崔卿虎

公開(kāi)了利用共享深溝槽隔離存儲(chǔ)電容器的全局快門像素。本發(fā)明公開(kāi)的是一種包括集成電路襯底的電子器件，在所述集成電路襯底內(nèi)具有像素陣列區(qū)域。第一深溝槽隔離結(jié)構(gòu)在所述集成電路襯底中圍繞著所述像素陣列區(qū)域的周邊形成。第一、第二、第三和第四像素位于所述像素陣列區(qū)域內(nèi)且彼此間隔開(kāi)。存儲(chǔ)電容器區(qū)域位于所述集成電路襯底內(nèi)并且在所述第一深溝槽隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)部。第二深溝槽隔離結(jié)構(gòu)在所述集成電路襯底中圍繞著所述存儲(chǔ)電容器區(qū)域的周邊形成。所述第二深溝槽隔離結(jié)構(gòu)可以用于將所述存儲(chǔ)電容器區(qū)域與所述第一、第二、第三和第四像素電隔離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器及其用于在給定像素大小下減小面積的布局。

背景技術(shù)

數(shù)碼攝影已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的基于膠片的攝影，成為拍攝和存儲(chǔ)圖像的常規(guī)方式。最初，數(shù)碼攝影局限于單一用途的相機(jī)設(shè)備，隨著時(shí)間的推移，結(jié)合到蜂窩電話中的數(shù)碼相機(jī)變得越來(lái)越流行，并且目前，個(gè)人拍攝的大多數(shù)非商業(yè)目的的數(shù)字圖像是使用蜂窩電話內(nèi)的數(shù)碼相機(jī)拍攝的。因此，隨著對(duì)能夠充當(dāng)數(shù)碼相機(jī)的蜂窩電話的需求的增長(zhǎng)，對(duì)這些蜂窩電話所拍攝的數(shù)字圖像的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。

多年來(lái)，用于蜂窩電話的數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的圖像傳感器的分辨率(即，像素?cái)?shù))有所增加，帶有圖像傳感器的頂尖蜂窩電話具有16百萬(wàn)像素(MP)，并且在一種情況下還超過(guò)40MP。

分辨率的增加有一部分是通過(guò)縮小單個(gè)像素的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這進(jìn)而導(dǎo)致每個(gè)像素的電荷存儲(chǔ)容量減小，這意味著每個(gè)像素獲取到更少的光。由于最大信噪比是電荷存儲(chǔ)容量的平方根的函數(shù)，所以像素變小最終導(dǎo)致信噪比變差。

因此，追求更多更小像素的趨勢(shì)開(kāi)始顛倒，當(dāng)前的趨勢(shì)是朝向更少更大的像素。由于人們期望用于蜂窩電話的圖像傳感器小且緊湊，因此設(shè)計(jì)出具有更大像素的傳感器，而且傳感器大小保持盡可能的緊湊是一個(gè)挑戰(zhàn)。

在這種挑戰(zhàn)下，由于傳統(tǒng)上，卷簾葉片式快門像素占據(jù)更小的區(qū)域，所以通常采用卷簾葉片式操作類型的像素而不是全局快門操作像素。然而，從下面即將進(jìn)行的解釋可見(jiàn)，相比于全局快門像素，卷簾葉片式快門像素有很多缺點(diǎn)。

在卷簾葉片式快門中，逐行地處理像素陣列，在快門的每一次移動(dòng)中，一行被積分而另一行被讀出。所述快門在陣列上移動(dòng)，從而使得像素曝光相同的時(shí)間量，但不是同時(shí)曝光。當(dāng)拍攝如風(fēng)扇、直升機(jī)槳葉或螺旋槳等快速移動(dòng)物體的圖像時(shí)，卷簾葉片式快門可能不是非常有效。

利用全局快門，陣列中的像素同時(shí)解除復(fù)位并開(kāi)始同時(shí)積分。因此，不存在卷簾葉片式快門的缺點(diǎn)。在特定周期之后，像素被同時(shí)讀出到臨時(shí)存儲(chǔ)器中，所述臨時(shí)存儲(chǔ)器可以位于像素內(nèi)部。然后，所述臨時(shí)存儲(chǔ)器被逐行掃描，其中，信號(hào)被放大或者被轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。

因?yàn)橄袼赝瑫r(shí)被積分，所以每個(gè)像素具有至少一個(gè)專用存儲(chǔ)電容器。設(shè)計(jì)這些存儲(chǔ)電容器涉及各種挑戰(zhàn)，導(dǎo)致占用的表面積很大。需要一些新的設(shè)計(jì)，使全局快門在大小上比卷簾葉片式快門更有競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)明內(nèi)容

提供本發(fā)明內(nèi)容旨在介紹多個(gè)概念，這些概念在具體實(shí)施方式中予以進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容既不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用來(lái)幫助限定所要求保護(hù)的主題的范圍。

本發(fā)明公開(kāi)一種包括集成電路襯底的電子器件，在該集成電路襯底上具有像素陣列區(qū)域。在該集成電路襯底中圍繞著該像素陣列區(qū)域的周邊形成邊界隔離區(qū)。第一像素位于該像素陣列區(qū)域內(nèi)，與該第一像素間隔開(kāi)的第二像素也位于該像素陣列區(qū)域內(nèi)。存儲(chǔ)電容器區(qū)域位于該第一像素與該第二像素之間并且由該第一像素和該第二像素所共用。

第一電容器區(qū)域隔離區(qū)在該集成電路襯底中形成在該存儲(chǔ)電容器區(qū)域與該第一像素之間，并且在該邊界隔離區(qū)的第一部分與第二部分之間延伸。第二電容器區(qū)域隔離區(qū)在該集成電路襯底中形成在該存儲(chǔ)電容器區(qū)域與該第二像素之間，并且在該邊界隔離區(qū)的該第一部分與該第二部分之間延伸。