[發明專利]操作裝置的方法、半導體結構以及影像感測器

在審

• 申請號: 202110143613.0
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN113206115A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 謝豐鍵;胡維禮;李國政;陳信吉;鄭允瑋
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

一種操作裝置的方法、半導體結構以及影像感測器，裝置包括光電偵測器電路，此光電偵測器電路包括光電偵測器及感測電路，此光電偵測器及感測電路位于具有第一導電類型的摻雜的基板半導體層上方。光電偵測器包括：第二導電類型的釘扎光電二極管層，其與基板半導體層形成p?n接面；至少一個浮動擴散區域，此浮動擴散區域與第二導電類型的釘扎光電二極管層的周邊橫向地間隔開；以及至少一個轉移柵極。可通過將至少兩個不同脈沖圖案施加到至少一個轉移柵極來執行至少兩個不同操作。至少兩個不同脈沖圖案相互或彼此在以下至少一項上不同：脈沖持續時間、脈沖幅度以及施加到感測電路的控制信號與至少一個轉移柵極的相應一者處的脈沖啟動之間的延遲時間。

技術領域

本揭示內容是關于一種操作裝置的方法、一種半導體結構以及一種互補式 金屬氧化物半導體影像感測器。

背景技術

半導體影像感測器用于感測電磁輻射，諸如可見范圍的光、紅外輻射及/ 或紫外光。互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor； CMOS)影像感測器(image sensors；CIS)及電荷耦合元件(charge-coupled device； CCD)感測器用于諸如數字相機或移動裝置中的嵌入式相機的各種應用中。此 些裝置使用像素陣列(可包括光電二極管及晶體管)來利用電子空穴對的光生 (photogeneration)偵測輻射。在先前技術中，將陣列中的每個像素設計用于相 應的專用單個功能。

發明內容

在本揭示內容的一些實施方式中，一種操作裝置的方法包含以下操作：提 供包括光電偵測器電路的裝置，其中光電偵測器電路包括光電偵測器及感測電 路，光電偵測器及感測電路位于具有第一導電類型的摻雜的基板半導體層上方， 其中光電偵測器包含：第二導電類型的釘扎光電二極管層，其與基板半導體層 形成p-n接面；至少一個浮動擴散區域，浮動擴散區域與第二導電類型的釘扎 光電二極管層的周邊橫向地間隔開；以及至少一個轉移柵極。通過將至少兩個 不同脈沖圖案施加到至少一個轉移柵極以在光電偵測器電路中執行至少兩個 不同操作，其中至少兩個不同脈沖圖案相互在以下至少一項上不同：脈沖持續 時間、脈沖幅度以及施加到感測電路的控制信號與至少一個轉移柵極的相應一 者處的脈沖啟動之間的延遲時間。

在本揭示內容的一些實施方式中，一種半導體結構包含，具有第一導電類 型的摻雜的基板半導體層；以及光電偵測器電路，位于基板半導體層上且包含 光電偵測器及感測電路。光電偵測器包含：第二導電類型的釘扎光電二極管層， 其與基板半導體層形成p-n接面；至少一個浮動擴散區域，浮動擴散區域與第 二導電類型的釘扎光電二極管層的周邊橫向地間隔開；以及至少一個轉移柵極。 光電偵測器電路用以通過將至少兩個不同脈沖圖案施加到至少一個轉移柵極 來執行至少兩個不同操作。至少兩個不同脈沖圖案相互或彼此在以下至少一項 上不同：脈沖持續時間、脈沖幅度以及施加到感測電路的控制信號與至少一個 轉移柵極的相應一者處的脈沖啟動之間的延遲時間。

在本揭示內容的一些實施方式中，一種互補式金屬氧化物半導體影像感測 器，包括位于具有第一導電類型的摻雜的基板半導體層上的多個像素的陣列。 這些像素中的各者包含至少一個子像素，且每個子像素包含光電偵測器電路， 光電偵測器電路包括光電偵測器及感測電路。光電偵測器包含：第二導電類型 的釘扎光電二極管層，其與基板半導體層形成p-n接面；多個浮動擴散區域， 這些浮動擴散區域彼此或相互電隔離且與第二導電類型的釘扎光電二極管層 的周邊橫向地間隔開；以及多個轉移柵極。光電偵測器電路用以通過將至少兩 個不同脈沖圖案施加到這些轉移柵極來執行至少兩個不同操作。至少兩個不同 脈沖圖案相互或彼此在以下一項上不同：脈沖持續時間、脈沖幅度以及施加到 感測電路的控制信號與這些轉移柵極的相應一者處的脈沖啟動之間的延遲時 間。

附圖說明

當結合隨附附圖閱讀時，將自下文的詳細描述最佳地理解本揭示案的態樣。 應注意，根據工業中的標準實務，并未按比例繪制各特征。事實上，為了論述 清楚，可任意增加或減小各特征的尺寸。