图像传感器及处理器系统技术方案

本实用新型专利技术涉及图像传感器及处理器系统。例如提供了具有图像传感器像素阵列的图像传感器。每个像素可包括形成于半导体衬底中的光电二极管、存储二极管和相关联的电路。埋入式光屏蔽层可形成于所述衬底上以防止两个相邻光电二极管之间的区域暴露于入射光。在一个实施例中，浅沟槽隔离(STI)结构可以形成于所述光电二极管和所述存储二极管之间，并且由光吸收材料形成的导电层可被构造位于所述STI结构的所述底部。通路可通过所述STI结构形成，以有助于使用接地电压或负电压偏置所述导电层。在另一个实施例中，隔离环结构可形成于所述埋入式光屏蔽层的所述基体处。所述隔离环结构可由光学吸收材料形成并可选择性地使用接地电压或负电压偏置。

【技术实现步骤摘要】

本技术大体上涉及图像传感器，且更具体而言，涉及在全局快门模式中可操作的图像传感器
技术介绍
在电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)中，图像传感器常用来捕获图像。本领域采用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或电荷耦合器件(CCD)技术，在半导体衬底上制造常规的图像传感器。图像传感器可包含图像传感器像素阵列，阵列中的每个图像传感器像素都包含光电二极管和其他操作电路，诸如在衬底中形成的晶体管。介电叠堆形成于光电二极管上方的衬底上。介电叠堆包括形成于介电材料内的金属布线和金属通路。光导通常形成在该介电叠堆中，以引导入射光的轨迹。滤色镜阵列通常形成在介电叠堆上方，以提供每个像素具有对一定范围内波长的灵敏度。微透镜形成在滤色镜阵列上方。光进入微透镜并行进通过滤色镜进入介电叠堆。在被配置为在全局快门模式下进行操作的常规图像传感器中，每个图像传感器像素包括用于检测入射光的光电二极管和用于暂时地存储电荷的独立存储二极管。存储二极管不应暴露于入射光。在这样的布置方式中，诸如钨埋入式光屏蔽层(简称wBLS)的结构形成于相邻光电二极管之间的衬底上，以有助于防止杂散光影响存储二极管。至少一些金属通路通过埋入式光屏蔽层中的间隙形成，以控制像素晶体管在两个相邻的光电二极管之间形成。以这样的方式屏蔽存储二极管可有助于减少串扰并且增加全局快门效率(即埋入式光屏蔽层设计用于防止杂散光进入位于两个相邻光电二极管之间的衬底区域)。然而在实践中，钨埋入式光屏蔽层反射杂散光。反射的杂散光可通过在埋入式光屏蔽层中存在的间隙散射并损坏存储二极管。此外，在光电二极管的边缘处生成的电荷有时可不经意地泄漏到相邻的存储二极管。这导致不期望的像素串扰并降低全局快门效率。在此背景下，本文提出了多个实施例。
技术实现思路
根据本技术的一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：衬底；第一电荷存储区域，所述第一电荷存储区域形成于所述衬底中；第二电荷存储区域，所述第二电荷存储区域形成于所述衬底中；浅沟槽隔离(STI)结构，所述浅沟槽隔离(STI)结构插入到所述衬底中所述第一电荷存储区域和所述第二电荷存储区域之间；以及导电层，所述导电层形成于所述STI结构底部处。其中，所述导电层由光学吸收材料形成。其中，还包括隔离结构，包括环形结构。根据本技术的另一方面，提供了一种图像传感器，所述图像传感器包括：衬底；光电二极管，所述光电二极管形成于所述衬底中；电荷存储区域，所述电荷存储区域形成于所述衬底中且耦接到所述光电二极管；埋入式光屏蔽层，所述埋入式光屏蔽层至少部分地形成于所述电荷存储区域上方，其中所述埋入式光屏蔽层具有基体部分；以及隔离结构，所述隔离结构形成于所述埋入式光屏蔽层的所述基体部分下方。其中，所述图像传感器还包括：钝化层，所述钝化层插入到所述隔离结构和所述埋入式光屏蔽层之间。其中，所述图像传感器还包括：电偏置浅沟槽隔离结构，所述电偏置浅沟槽隔离结构形成于所述光电二极管和所述电荷存储区域之间的所述衬底中。其中，所述浅沟槽隔离结构和所述隔离结构被偏置到不同的电压水平。其中，所述成像设备还包括：光学吸收层，所述光学吸收层形成于所述STI结构内且电耦接至所述导电通路。根据本技术的一方面，提供了一种系统，所述系统包括：中央处理单元；存储器；透镜；输入-输出电路；以及成像设备，其中所述成像设备包括：衬底；光电二极管，所述光电二极管形成于所述衬底中；存储二极管，所述存储二极管形成于所述衬底中；浅沟槽隔离STI结构，所述浅沟槽隔离结构形成于所述光电二极管和所述存储二极管之间的所述衬底中；以及导电通路，所述导电通路通过所述STI结构形成。其中所光学吸收层被电偏置以在所述光电二极管和所述存储二极管之间提供势垒。其中所述成像设备还包括：光隔离环结构，所述光隔离环结构形成于所述衬底表面上。其中所述光隔离环结构由选自钨、钽、钛以及氮化物的材料形成。附图说明图1为根据一个实施例的示例性电子设备的示意图。图2为根据一个实施例的可用于支持全局快门操作的示例性图像传感器像素的示意图。图3为具有埋入式光屏蔽层的常规图像传感器的横截面侧视图。图4是根据一个实施例，具有通过浅沟槽隔离结构形成的接触的示例性图像传感器的横截面侧视图。图5为根据一个实施例，示出了在图像传感器像素中围绕不同的电荷存储区域的示例性浅沟槽隔离结构的顶视图。图6是根据一个实施例，图4中的示例性图像传感器类型的横截面侧视图，该图像传感器类型也包括隔离环结构。图7是根据一个实施例，具有偏压隔离环结构的示例性图像传感器的横截面侧视图。图8是根据本技术的一个实施例的处理器系统的框图，该处理器系统可应用图4至图7所示的一些实施例。具体实施方式本技术的实施例涉及图像传感器，更具体地讲，涉及具有像素内隔离结构的图像传感器。本领域的技术人员应当理解，在实际实施本技术的示例性实施例时，可以不实施本文明确示出的一部分甚至全部细节。另一方面，本文未详细讲述本领域众所周知的多项操作，以免冗赘的叙述模糊本技术实施例。电子设备(诸如数码相机、计算机、移动电话和其他电子设备)包括图像传感器，用于收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括成像像素的阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件(诸如光电二极管)，用于将入射光转变为图像信号。图像传感器可具有任意数量的像素(例如，几百或几千个，或更多)。典型的图像传感器可(例如)具有数十万个或数百万个像素(例如，兆像素)。图像传感器可包括控制电路和读出电路，其中控制电路诸如用于操作成像像素的电路，读出电路用于读出与光敏元件生成的电荷对应的图像信号。图1为使用图像传感器来捕获图像的示例性电子设备的示意图。图1所示电子设备10可以是便携式电子设备，诸如相机、移动电话、摄像机，或用于捕获数字图像数据的其他成像设备。相机模块12可用于将入射光转变为数字图像数据。相机模块12可包括一个或多个透镜14，和对应的一个或多个图像传感器16。图像传感器16可以是图像传感器片上系统(SOC)，该图像传感器片上系统(SOC)具有附加的处理与控制电路，诸如模拟控制电路31和数字控制电路32，这种附加的处理与控制电路位于具有图像像素阵列20的共同图像传感器集成电路管芯上，或位于单独的配套管芯/芯片上。在捕获图像操作期间，来自某一场景的光可被透镜14会聚到图像像素阵列(例如图像像素22的阵列20)上。图像传感器16将对应的数字图像数据提供给模拟电路31。模拟电路31可将处理后的图像数据提供给数字电路32，以便进一步处理。电路31和/或32也可用于控制图像传感器16的操作。图像传感器16可以(例如)是背照式图像传感器。如果需要，相机模块12可设置有透镜14的阵列，和对应图像传感器16的阵列。设备10可包括附加的控制电路，诸如存储与处理电路18。电路18可包括一个或多个集成电路(例如，图像处理电路、微处理器、存储设备诸如随机存取存储器和非易失性存储器，等等)，而且可采用多个组件实施，这些组件与相机模块12分离并且/或者形成相机模块12的一部分(例如，这些组件为电路，该电路形成包括图像传感器16的集成电路的一部分，或者形成相机模块12内与图像传感器16相关的集成电路的一部分)。通过相机模块12捕获的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：衬底；第一电荷存储区域，所述第一电荷存储区域形成于所述衬底中；第二电荷存储区域，所述第二电荷存储区域形成于所述衬底中；浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构插入到所述衬底中所述第一电荷存储区域和所述第二电荷存储区域之间；以及导电层，所述导电层形成于所述浅沟槽隔离结构底部处。

【技术特征摘要】
2015.06.23 US 14/747,0211.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：衬底；第一电荷存储区域，所述第一电荷存储区域形成于所述衬底中；第二电荷存储区域，所述第二电荷存储区域形成于所述衬底中；浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构插入到所述衬底中所述第一电荷存储区域和所述第二电荷存储区域之间；以及导电层，所述导电层形成于所述浅沟槽隔离结构底部处。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：导电通路，所述导电通路通过所述浅沟槽隔离结构形成以与所述导电层直接接触。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，其中所述导电通路被配置为接收接地电压或负电压。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，其中所述第一电荷存储区域包括光电二极管，所述图像传感器还包括：埋入式光屏蔽结构，所述埋入式光屏蔽结构至少部分地形成于所述第二电荷存储区域上方且短接到所述导电层。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：隔离环结构，所述隔离环结构形成于所述埋入式光屏蔽结构的基体处且由光...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·兰臣克夫，H·索雷麦尼，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US