[發(fā)明專利]用于抑制CMOS圖像傳感器中的浮動擴散結(jié)泄漏的隔離結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110759842.5
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113921549A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文成烈;比爾·潘
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案涉及用于抑制CMOS圖像傳感器中的浮動擴散結(jié)泄漏的隔離結(jié)構(gòu)。所公開標的物的實例提出圍繞像素單元的像素晶體管區(qū)的周邊安置深溝槽隔離結(jié)構(gòu)。在一些實例實施例中，所述深溝槽隔離結(jié)構(gòu)從半導體襯底的后側(cè)延伸到所述半導體襯底中且毗鄰或接觸安置在所述半導體襯底的前側(cè)中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的底部。所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)一起將所述像素晶體管區(qū)的晶體管溝道隔離。所述溝槽隔離結(jié)構(gòu)在所述像素晶體管區(qū)中的形成及布置形成浮動摻雜阱區(qū)，例如浮動P摻雜阱區(qū)(P阱)，其含有浮動擴散區(qū)FD及像素晶體管的源極/漏極(例如，(N)摻雜區(qū))。這個浮動P阱區(qū)旨在減少與所述像素單元的所述浮動擴散區(qū)相關(guān)聯(lián)的結(jié)泄漏。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及圖像傳感器，且特定來說但非排他地，涉及旨在抑制浮動擴散結(jié) 泄漏的圖像傳感器，例如高動態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器(CIS)已經(jīng)無處不在。其被廣泛用于數(shù)字靜態(tài)相機、蜂窩電話、監(jiān)控攝像機以及醫(yī)療、汽車及其它應用中。典型的圖像傳感器響應于從外部場景反射的圖 像光入射在所述圖像傳感器上而操作。所述圖像傳感器包含具有光敏元件(例如，光電二 極管)的像素陣列，所述光敏元件吸收入射圖像光的一部分且在吸收所述圖像光之后生成 圖像電荷。可將所述像素中的每一者的圖像電荷測量為每一光敏元件的輸出電壓，所述 輸出電壓隨入射圖像光而變動。換句話說，經(jīng)生成的圖像電荷的量與圖像光的強度成比 例，所述圖像電荷用于產(chǎn)生表示外部場景的數(shù)字圖像(即，圖像數(shù)據(jù))。

典型的圖像傳感器如下那樣操作。來自外部場景的圖像光入射在所述圖像傳感器上。 所述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。包含在 所述圖像傳感器中的光敏元件，例如光電二極管，在吸收圖像光之后各自生成圖像電荷。 經(jīng)生成的圖像電荷的量與圖像光的強度成比例。經(jīng)生成的圖像電荷可用于產(chǎn)生表示外部 場景的圖像。

尤其是隨著不斷地需要更高分辨率及更低功率消耗，用于圖像傳感器的集成電路(IC) 技術(shù)不斷地得到改進。此類改進通常涉及縮小裝置的幾何尺寸以實現(xiàn)更低制造成本、更 高裝置集成密度、更高速度及更好性能。

但是，隨著圖像傳感器的小型化的進展，圖像傳感器架構(gòu)內(nèi)的缺陷變得更加顯而易 見且可能降低圖像的圖像質(zhì)量。例如，圖像傳感器的某些區(qū)內(nèi)的過多電流泄漏可能引起高暗電流、傳感器噪聲、白色像素缺陷等。這些缺陷可能使來自圖像傳感器的圖像質(zhì)量 顯著地劣化，這可能導致降低的良率及更高的生產(chǎn)成本。

高動態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器可能提出其它挑戰(zhàn)。例如，一些HDR圖像傳感器布局不是空間高效的且難以小型化為更小節(jié)距以實現(xiàn)更高分辨率。另外，由于許多這些HDR 圖像傳感器的非對稱布局，減小像素的大小及節(jié)距以實現(xiàn)高分辨率圖像傳感器會導致串 擾或其它不良副作用，例如隨著節(jié)距減小而可能在這些圖像傳感器中出現(xiàn)的對角光斑。

發(fā)明內(nèi)容

本申請案的一方面涉及一種用于CMOS圖像傳感器的LOFIC像素單元，其包括： 半導體襯底，其具有前側(cè)及后側(cè)；像素區(qū)，其包含所述半導體襯底中的至少一個光敏區(qū)， 其中所述至少一個光敏區(qū)累積響應于入射光而在所述至少一個光敏區(qū)中光生的圖像電 荷；像素晶體管區(qū)，其包含所述半導體襯底中的晶體管溝道區(qū)；及溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述 溝槽隔離結(jié)構(gòu)的至少部分環(huán)繞所述晶體管溝道區(qū)以將所述像素晶體管區(qū)與所述像素區(qū) 隔離。