[發明專利]成像傳感器像素及系統

有效

• 申請號: 201810025590.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108933149B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 馬渕圭司;真鍋宗平;毛杜立
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案涉及成像傳感器像素及系統。一種成像傳感器像素包括具有前側及背側的高電阻性N^?摻雜半導體層。在所述前側處，至少存在光感測區域、鄰近于所述光感測區域的轉移柵極及P阱區域。所述P阱區域環繞所述光感測區域及所述轉移柵極區域，且至少包括浮動擴散區域及在所述浮動擴散區域外部的第一電極，其中第一負電壓被施加到所述第一電極。所述轉移柵極耦合于所述光感測區域與所述浮動擴散區域之間。在所述背側處，存在背側P⁺摻雜層，所述背側P⁺摻雜層包括形成于所述背側P⁺摻雜層上的第二電極，其中第二負電壓被施加到所述第二電極。所述第二負電壓比所述第一負電壓更負。

技術領域

本發明大體來說涉及半導體圖像傳感器，且特定來說但非排他地，涉及具有經減少串擾的CMOS圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器已變得無所不在。其廣泛地用于數字靜態相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫療、汽車及其它應用中。典型圖像傳感器如下操作。來自外部場景的圖像光入射于圖像傳感器上。圖像傳感器包含多個光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射圖像光的一部分。圖像傳感器中所包含的每一光敏元件(例如光電二極管)在吸收圖像光后即刻產生圖像電荷。所產生圖像電荷的量與圖像光的強度成比例。所產生圖像電荷可用于產生表示外部場景的圖像。

由于對較高分辨率、較低功率消耗、經增加動態范圍等的增加的需求，圖像傳感器的裝置架構已持續快速地發展。這些需求還促進了圖像傳感器的進一步小型化及圖像傳感器向這些裝置中的集成。圖像傳感器的小型化可導致相鄰光敏元件之間的經減小距離。隨著光敏元件之間的距離減小，光敏元件之間的光學串擾及電串擾的可能性及量值可能增加。

發明內容

在一個方面中，提供一種成像傳感器像素。所述成像傳感器像素包含高電阻性N^-摻雜半導體層，其具有前側及背側；光感測區域，其形成于所述前側處；轉移柵極，其形成于所述前側處，鄰近于所述光感測區域；P阱區域，其形成于所述前側處，環繞所述光感測區域及所述轉移柵極；浮動擴散區域，其形成于所述P阱區域內，其中所述轉移柵極經配置以耦合于所述光感測區域與所述浮動擴散區域之間；第一電極，其耦合到所述P阱區域，其中所述第一電極不與所述浮動擴散區域接觸，且其中第一負電壓被施加到所述第一電極；背側P⁺摻雜層，其形成于所述背側處；及第二電極，其耦合到所述背側P⁺摻雜層，其中第二負電壓被施加到所述第二電極，且所述第二負電壓比所述第一負電壓更負。

在另一方面中，提供一種成像傳感器系統。所述成像傳感器系統包含多個圖像傳感器像素及模擬電路，其中每一圖像傳感器像素包括：高電阻性N^-摻雜半導體層，其具有前側及背側；光感測區域，其形成于所述前側處；轉移柵極，其形成于所述前側處，鄰近于所述光感測區域；P阱區域，其形成于所述前側處，環繞所述光感測區域及所述轉移柵極；浮動擴散區域，其形成于所述P阱區域內，其中所述轉移柵極經配置以耦合于所述光感測區域與所述浮動擴散區域之間；第一電極，其耦合到所述P阱區域，其中所述第一電極不與所述浮動擴散區域接觸，且其中第一負電壓被施加到所述第一電極；背側P⁺摻雜層，其形成于所述背側處；及第二電極，其耦合到所述背側P⁺摻雜層，其中第二負電壓被施加到所述第二電極，且所述第二負電壓比所述第一負電壓更負。

附圖說明

參考以下各圖描述本發明的非限制性及非窮盡性實例，其中除非另有規定，否則在所有各個視圖中相似參考編號指代相似部件。

圖1是示意性地圖解說明根據本發明的實施例的成像系統的一個實例的框圖。

圖2是根據本發明的實施例的背側照明式成像傳感器的成像傳感器像素的橫截面圖。

圖3是根據本發明的實施例的前側照明式成像傳感器的成像傳感器像素的橫截面圖。