像素单元、成像系统及在像素单元中制作光学隔离结构的方法技术方案

本申请案涉及一种像素单元、成像系统及在像素单元中制作光学隔离结构的方法。像素单元包含光电二极管，所述光电二极管安置于半导体材料中以响应于经引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷。全局快门栅极晶体管安置于所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以选择性地耗尽来自所述光电二极管的所述图像电荷。存储晶体管安置于所述半导体材料中以存储所述图像电荷。光学隔离结构安置于所述半导体材料中接近于所述存储晶体管以隔离所述存储晶体管的侧壁与所述半导体材料中的在所述存储晶体管外侧的杂散光及杂散电荷。所述光学隔离结构填充有钨。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及半导体处理。更具体来说，本专利技术的实例与具有全局快门的图像传感器像素单元的半导体处理有关。
技术介绍
对于高速图像传感器，可使用全局快门来捕获快速移动的物体。全局快门通常使得图像传感器中的所有像素单元能够同时捕获图像。对于较慢移动的物体，使用较普通的滚动快门。滚动快门通常以一顺序捕获图像。举例来说，可依序启用二维(“2D”)像素单元阵列内的每一行，使得单个行内的每一像素单元同时捕获图像，但以滚动顺序启用每一行。如此，每一像素单元行在不同图像获取窗期间捕获图像。对于缓慢移动的物体，每一行之间的时间差可产生图像失真。对于快速移动的物体，滚动快门可导致沿着物体的移动轴的可感知伸长失真。为实施全局快门，存储电容器或存储晶体管可用于暂时存储由阵列中的每一像素单元获取的图像电荷同时其等待从像素单元阵列读出。当使用全局快门时，通常使用转移晶体管来将图像电荷从光电二极体转移到存储晶体管，且接着使用输出晶体管来将所存储图像电荷从存储晶体管转移到像素单元的读出节点。影响具有全局快门的图像传感器像素单元的性能的因素包含全局快门效率、暗电流、白色像素及图像滞后。一般来说，全局快门像素性能随着全局快门效率改进而改进。全局快门效率为对信号电荷可在不被寄生光及/或电串扰污染的情况下存储于存储节点中的良好程度的度量。
技术实现思路
在一个方面中，本申请案提供一种像素单元，其包括:光电二极管，其安置于半导体材料中以响应于经引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷；全局快门栅极晶体管，其安置于所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以选择性地耗尽来自所述光电二极管的所述图像电荷；存储晶体管，其安置于所述半导体材料中以存储所述图像电荷；及光学隔离结构，其安置于所述半导体材料中接近于所述存储晶体管以隔离所述存储晶体管的侧壁与所述半导体材料中的在所述存储晶体管外侧的杂散光及杂散电荷，其中所述光学隔尚结构填充有妈。在另一方面中，本申请案提供一种成像系统，其包括:像素单元的像素阵列，其中所述像素单元中的每一者包含:光电二极管，其安置于半导体材料中以响应于经引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷；全局快门栅极晶体管，其安置于所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以选择性地耗尽来自所述光电二极管的所述图像电荷；存储晶体管，其安置于所述半导体材料中以存储所述图像电荷；及光学隔离结构，其安置于所述半导体材料中接近于所述存储晶体管以隔离所述存储晶体管的侧壁与所述半导体材料中的在所述存储晶体管外侧的杂散光及杂散电荷，其中所述光学隔离结构填充有钨；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。在另一方面中，本申请案提供一种在具有全局快门的像素单元中制作光学隔离结构的方法，所述方法包括:在所述像素单元的半导体材料中紧挨着所述像素单元的存储晶体管形成深沟槽隔离开口 ；在所述深沟槽隔离开口的内部侧壁上方形成钝化物；在所述深沟槽隔离开口的所述钝化物上方形成薄氧化物；用氮化钛涂覆所述深沟槽隔离开口的所述内部侧壁；用钨填充所述深沟槽隔离开口 ；及在所述深沟槽隔离开口中的所述钨上方形成保护层，其中所述保护层包含氧化物或氮化物中的一者，其中所述光学隔离结构隔离所述存储晶体管与所述半导体材料中的在所述存储晶体管外侧的杂散光及杂散电荷。【附图说明】参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实例，其中贯穿各种视图，相似元件符号是指相似部件，除非另有规定。图1是图解说明根据本专利技术的教示的包含隔离的全局像素存储结构的像素单元的一个实例的示意图。图2是图解说明根据本专利技术的教示的包含隔离的全局像素存储结构的像素单元的一个实例的一部分的横截面图。图3是图解说明根据本专利技术的教示的制作隔离结构以隔离全局像素存储结构的实例性过程的流程图。图4是图解说明根据本专利技术的教示的包含像素阵列的成像系统的一个实例的图式，所述像素阵列包含具有隔离的全局像素存储结构的像素单元。在图式的所有数个视图中，对应元件符号指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明，且未必按比例绘制。举例来说，图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件而夸大以有助于改进对本专利技术的各种实施例的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本专利技术的这些各种实施例的较不受阻挡的观察。【具体实施方式】如将展示，揭示针对于隔离的全局快门像素存储结构的方法及设备。在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本专利技术的透彻理解。在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，相关
的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有特定细节中的一或多者的情况下或借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。贯穿此说明书对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的提及意指结合实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例或实例中。因此，贯穿此说明书的各个地方中出现的例如“在一个实施例中”或“在一个实例中”的短语未必全部是指相同实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中，可以任何适合方式来组合特定特征、结构或特性。下文是通过参考附图对在本专利技术的实例的描述中所使用的术语及元件的详细说明。如将展示，揭示包含被填充有钨的一或多个深沟槽光学隔离结构环绕的存储晶体管的全局快门像素单元。如下文将进一步详细地论述，钨填充的深沟槽光学隔离结构隔离全局快门像素单元的存储晶体管的侧壁与寄生杂散光及/或杂散电荷以免进入存储晶体管。因此，改进全局快门效率，因为隔离存储于存储晶体管中的图像电荷与由寄生杂散光引起的污染物，此减少由于寄生杂散光而在存储晶体管中产生的电子空穴对。另外，根据本专利技术的教示，防止杂散电荷进入存储晶体管，此减少深硅电串扰。为图解说明，图1是图解说明根据本专利技术的教示的具有全局快门及隔离的全局快门像素存储结构的像素单元100的一个实例的示意图。在实例中，像素单元100可为像素阵列中的多个像素单元中的一者。如所描绘的实例中所展示，像素单元100包含全局快门栅极晶体管102、光电二极管104、转移晶体管106、存储晶体管108、输出晶体管110、读出节点114、复位晶体管112、放大器晶体管116及親合到位线178的行选择晶体管118。在一个实例中当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像素单元，其包括：光电二极管，其安置于半导体材料中以响应于经引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷；全局快门栅极晶体管，其安置于所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以选择性地耗尽来自所述光电二极管的所述图像电荷；存储晶体管，其安置于所述半导体材料中以存储所述图像电荷；及光学隔离结构，其安置于所述半导体材料中接近于所述存储晶体管以隔离所述存储晶体管的侧壁与所述半导体材料中的在所述存储晶体管外侧的杂散光及杂散电荷，其中所述光学隔离结构填充有钨。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·嘉凯·梁，杨大江，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US