像素架构和图像传感器制造技术

一种像素架构包括：被配置成响应于入射光来生成电荷的吸收层(112)；半导体电荷传输层(118)，该半导体电荷传输层(118)被配置成传输所生成的电荷穿过电荷传输层(118)，其中一个或多个掺杂区域(122)被布置在电荷传输层(118)中，其中所述电荷传输层包括偏置区域(121)以及与该偏置区域(121)相关联的电荷分配区域(120)；连接到偏置区域(121)并向偏置区域(121)提供可选择的偏置电压的电连接(132)；以及至少一个转移栅极(124、126)，其中掺杂区域(122)和偏置区域(121)被不同地偏置以用于将所生成的电荷的传输朝向电荷分配区域(120)驱动，以及用于与至少一个转移栅极(124、126)一起控制电荷从电荷分配区域(120)到电荷节点(128、130)的转移。

Pixel architecture and image sensor

【技术实现步骤摘要】
像素架构和图像传感器
本专利技术概念涉及用于入射光检测的像素架构和包括像素阵列的图像传感器。特别地，本专利技术概念涉及可适用于高速成像的像素架构和图像传感器，其中电荷在像素架构内的快速转移是重要的。背景在一些成像应用中，重要的是在非常短的时间段内获取信息。例如，这可能对高速事件的成像很重要，其可例如被用于荧光显微镜中以检测诱导荧光的定时。在深度或距离感测应用中，也需要以非常快的方式获取信息。此类应用可利用飞行时间(TOF)，即通过确定图像传感器何时接收到由对象反射的光脉冲的时间点，可确定到对象的距离。TOF应用可利用具有非常锐利边缘的光脉冲。光脉冲或光脉冲的边缘可具有非常短的持续时间，诸如纳秒级或甚至更短，这意味着可获得高分辨率的深度或距离感测。对于TOF应用，可提供一系列光脉冲。对信息进行获取可以与光脉冲序列同步，使得由脉冲生成的电荷被累积，从而可在序列中的多个光脉冲上对信息执行整合，即所谓的锁定感测。这可实现TOF感测的改善的信噪比。然而，为了能够以非常快的方式获取图像信息(例如TOF应用所需要的)，图像传感器需要具有可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于入射光检测的像素架构；所述像素架构包括：/n被配置成在第一平面中延伸的吸收层(112)，所述吸收层(112)被配置成用于背侧照明，并被配置成响应于所述吸收层(112)的界面上的入射光而生成电荷并在垂直于所述第一平面的方向上传输电荷；/n具有电荷分配区域(120)和电荷节点(128、130)的半导体电荷传输层(118)；所述电荷传输层(118)被布置成在与所述第一平面平行的第二平面中延伸，所述电荷传输层(118)被配置成从所述吸收层(112)接收所生成的电荷并传输所生成的电荷穿过所述电荷传输层(118)，其中一个或多个掺杂区域(122)被布置在所述电荷传输层(118)中，其中所述电荷...

【技术特征摘要】
20180716 EP 18183652.91.一种用于入射光检测的像素架构；所述像素架构包括：
被配置成在第一平面中延伸的吸收层(112)，所述吸收层(112)被配置成用于背侧照明，并被配置成响应于所述吸收层(112)的界面上的入射光而生成电荷并在垂直于所述第一平面的方向上传输电荷；
具有电荷分配区域(120)和电荷节点(128、130)的半导体电荷传输层(118)；所述电荷传输层(118)被布置成在与所述第一平面平行的第二平面中延伸，所述电荷传输层(118)被配置成从所述吸收层(112)接收所生成的电荷并传输所生成的电荷穿过所述电荷传输层(118)，其中一个或多个掺杂区域(122)被布置在所述电荷传输层(118)中，其中所述电荷传输层进一步包括偏置区域(121)，并且其中在与所述电荷传输层(118)的所述第二平面平行的横向方向上形成专用区域的所述电荷分配区域(120)与所述偏置区域(121)相关联；
电连接(132)，所述电连接(132)连接到所述偏置区域(121)以便向所述偏置区域(121)提供可选择的偏置电压；以及
至少一个转移栅极(124、126)，所述至少一个转移栅极(124、126)在横向方向上与毗邻所述电荷分配区域(120)的区块相关联，
其中所述掺杂区域(122)和所述偏置区域(121)相对于所述电荷传输层(118)的大块基板具有不同的掺杂，并且其中所述掺杂区域(122)和所述偏置区域(121)被不同地偏置以用于将所生成的电荷的传输朝向所述电荷分配区域(120)驱动，并用于与所述至少一个转移栅极(124、126)一起控制电荷在横向方向上从所述电荷分配区域(120)到所述电荷节点(128、130)的转移。


2.如权利要求1所述的像素架构，其特征在于，所述偏置区域(121)由所述电荷传输层(118)中的掺杂植入形成，其中所述偏置区域(121)被掺杂有与所述掺杂区域(122)相同的电荷载流子类型，并且所述偏置区域(121)的掺杂浓度高于所述掺杂区域(122)的掺杂浓度。


3.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，所述吸收层(112)的大块基板形成耗尽区域。


4.如前述权利要求中任一项所述的像素架构，其特征在于，多个掺杂区域(122)相对于所述电荷收集区域(120)的横向延伸被布置在与所述电荷传输层(118)相对的两侧上，其中电荷分配区(120)相对的两侧上的掺杂区域(122)之间的距离越靠近所述电荷传输层(118)的背离所述吸收层(112)的表面就越小，使得掺杂区域(122)在所述电荷传输层(118)中形成台阶型结构。


5.如前述权利要求中任一项所述的像素架构，其特征在于，进一步包括在所述专用区域中的多个偏置区域(121a-d)和多个电连接(132a-d)，所述多个电连接(132a-d)用于单独地连接到所述偏置区域(121a-d)中的每一者以便为所述偏置区域(121a-d)中的每一者提供可选择的偏置，其中所述至少一个转移栅极(124、126)与在所述专用区域的边缘处毗邻偏置区域(121a-d)的区块相关联。


6.如权利要求5所述的像...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·罗斯莫伦，A·萨斯，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：比利时;BE