图像传感器制造技术

本公开涉及一种图像传感器，其包括形成在半导体衬底(104)内部和顶部的多个像素(100)，每个像素包括：在所述半导体衬底中形成的光敏区域(102)；在所述半导体衬底中形成的存储区域(110T，110B)；和在所述光敏区域和所述存储区域之间的第一转移晶体管(112T，112B)，其中，所述第一转移晶体管包括栅极(118)，所述栅极在所述半导体衬底中从所述半导体衬底的顶面在界定所述存储区域的绝缘沟槽(106)内部垂直延伸。延伸。延伸。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]本公开一般涉及电子设备，并且更具体地涉及图像传感器。

技术介绍

[0002]已知例如专利申请US2019086519中描述的类型的图像传感器，其像素包括通过转移晶体管与至少一个存储区域分离的光敏区域或检测区域。

技术实现思路

[0003]需要改进现有的图像传感器。尤其希望获得具有低寄生光灵敏度(PLS)的图像传感器。
[0004]实施例克服了已知图像传感器的全部或部分缺点。
[0005]实施例提供了一种图像传感器，其包括形成在半导体衬底内部和顶部的多个像素，每个像素包括：
[0006]在所述半导体衬底中形成的光敏区域；
[0007]在所述半导体衬底中形成的存储区域；和
[0008]在所述光敏区域和所述存储区域之间的第一转移晶体管，
[0009]其中，所述第一转移晶体管包括栅极，所述栅极在半导体衬底中从半导体衬底的顶面在界定存储区域的绝缘沟槽内部垂直延伸。
[0010]根据实施例，绝缘沟槽是包括与半导体衬底电绝缘的金属区域的电容绝缘沟槽。
[0011]根据实施例，每个像素的第一转移晶体管的栅极与半导体衬底和金属区域电绝缘。
[0012]根据实施例：
[0013]所述金属区域被置于固定电位；和
[0014]所述栅极被置于可变电位，具有控制所述第一转移晶体管的导通状态设置的第一电平和控制所述第一转移晶体管的断开状态设置的第二电平。
[0015]根据实施例，栅极由金属或金属合金制成。
>[0016]根据实施例，栅极由多晶硅制成。
[0017]根据实施例，传感器被配置为通过飞行时间估计距离。
[0018]根据实施例，存储区域通过第二转移晶体管与第一转移晶体管分开。
[0019]根据实施例，第二转移晶体管包括栅极，所述栅极在半导体衬底中从半导体衬底的顶面在界定存储区域的绝缘沟槽内部垂直延伸。
[0020]实施例提供了一种控制上述传感器的方法，该方法对于每个像素包括以下步骤：
[0021]a)将第二转移晶体管设置为导通状态；
[0022]b)将第一转移晶体管设置为导通状态；
[0023]c)在步骤a)和b)之后，将第一转移晶体管设置为断开状态；和
[0024]d)在步骤c)之后，将第二转移晶体管设置为断开状态。
[0025]根据实施例，步骤a)和b)同时进行。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和其他特征和优点将在以下对具体实施例和实施方式的非限制性描述中并结合附图进行详细论述，其中：
[0027]图1是根据第一实施例的图像传感器像素的局部简化俯视图；
[0028]图2是图1像素沿图1平面AA的局部简化截面图；
[0029]图3是沿图1平面AA的图1像素变体的局部简化截面图；
[0030]图4为根据第一实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
[0031]图5为本专利技术第一实施方式的像素控制方法的另一步骤示意图；
[0032]图6为本专利技术第一实施方式的像素控制方法的又一步骤示意图；
[0033]图7是图1像素的另一种变体的局部简化俯视图；
[0034]图8是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
[0035]图9是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
[0036]图10是与图9相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
[0037]图11是与图7相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
[0038]图12是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
[0039]图13是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
[0040]图14是与图13相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
[0041]图15是图14的两个像素的变体的局部简化俯视图；
[0042]图16是根据第二实施例的图像传感器的像素的局部简化顶视图；
[0043]图17为根据第二实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
[0044]图18为根据第三实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
[0045]图19是图16的像素的变体的局部简化俯视图；
[0046]图20是图16像素的另一种变体的局部简化俯视图；
[0047]图21是图16像素的又一变体的局部简化俯视图；
[0048]图22是图16像素的又一变体的局部简化俯视图；和
[0049]图23是图16像素的又一变体的局部简化俯视图。
具体实施方式
[0050]在各个附图中，相似的特征已经由相似的附图标记表示。具体而言，不同实施例和实施方式共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记表示并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。
[0051]为清楚起见，仅示出并详细说明对理解所描述的实施例和实施方式有用的那些步骤和要素。具体地，将不详细描述像素控制和读出电路，所描述的实施例和实施方式与通常的控制和读出电路兼容，或者基于本描述的指示，这些电路的形成在本领域技术人员的能力范围内。
[0052]除非另外指出，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示没有导体以外的任何中间元件的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连
接，或者它们可以通过一个或多个其他元件耦合。
[0053]在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等)或相对位置(如术语“在...上方”、“在...下方”、“在上面”、“在下面”等)或限定方向的术语(如术语“水平”、“垂直”等)时，除非另有规定，否则参考附图的方向。
[0054]除非另有规定，否则表述“大约”、“大概”、“大体上”和“大致”表示在10％以内，并且优选在5％以内。
[0055]在本说明书中，寄生光灵敏度或PLS表示图像传感器的特性，通常与传感器的像素的存储器区或存储区域中寄生光的吸收有关(光学PLS)，或者与传感器像素的光电转换区中产生的载流子不合时宜地转移到这些存储器或存储区域有关(电PLS)。在对寄生光高度敏感的情况下，传感器像素通常具有低信噪比。
[0056]图1是根据第一实施例的图像传感器的像素100的示例的局部简化顶视图。图2是沿图1的平面AA的像素100的局部简化截面图。
[0057]在所示示例中，像素100包括光敏区域102。光敏区域102例如旨在在包括像素100的图像传感器的照明阶段期间收集光子，并且将这些光子转换成电子
‑
空穴对。在俯视图中，光敏区域102位于像素100的中心并且具有大致矩形的形状。
[0058]光敏区域102例如形成在衬底104中。作为示例，衬底104是由第一导电类型的掺杂半导体材料(例如，N型掺杂硅)制成的晶片或一片晶片。例如，衬底104在形成光敏区域102的位置具有1x10
14
at./cm3至1x10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其包括形成在半导体衬底(104)内部和顶部的多个像素(100；1300)，每个像素包括：在所述半导体衬底中形成的光敏区域(102)；在所述半导体衬底中形成的存储区域(110T，110B；124T，124B)；和在所述光敏区域和所述存储区域之间的第一转移晶体管(112T，112B)，其中所述第一转移晶体管包括栅极(118)，所述栅极在所述半导体衬底中从所述半导体衬底的顶面(104T)在电容绝缘沟槽(106)内部垂直延伸，所述电容绝缘沟槽包括与所述半导体衬底电绝缘的导电区域(106C)，界定所述存储区域，每个像素的所述第一转移晶体管的栅极与所述半导体衬底和所述导电区域电绝缘。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述导电区域(106C)被置于固定电位(V0)；和所述栅极(118)被置于可变电位，具有控制所述第一转移晶体管(112T，112B)的导通状态设置的第一电平(V
ON
)和控制所述第一转移晶体管的断开状态设置的第二电平(V
OFF
)。3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述栅极(118)由金属或金属合金制成。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维尔，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：