一种图像传感器像素结构及图像传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种图像传感器像素结构，包括多个阵列排布的像素单元，每个像素单元包括：半导体衬底，具有相对的第一面和第二面；光电转换区，自第一面延伸至半导体衬底中，以形成光电转换元件；浮动扩散区，自第一面延伸至半导体衬底中；传输晶体管，耦接于光电转换区与浮动扩散区之间，传输晶体管包括传输栅，其中，传输栅的延伸路径经过第一面的中心点，且传输栅的延伸方向与第一面的第一对角方向形成一角度Q，0

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器像素结构及图像传感器


[0001]本技术涉及CMOS图像传感器领域，特别是涉及一种图像传感器像素结构和包含该图像传感器像素结构的图像传感器。

技术介绍

[0002]目前，随着智能化时代的日新月异，摄像头对于消费者来说已经是耳熟能详的名词，而拍照性能的高低与CMOS图像传感器(CIS)芯片具有直接的关系。而随着CMOS图像传感器的像素水平提升，其单一像素尺寸越来越小，使得单一像素表面上可用于放置传输晶体管的栅极的区域非常有限。传输晶体管的栅极尺寸的减小会给器件带来短沟道效应(SCE，Short Channel Effect)和窄沟道效应(NCE，Narrow Channel Effects)的技术问题，进一步导致电荷泄漏和其他更多问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术提供一种图像传感器像素结构和包含该图像传感器像素结构的图像传感器。
[0004]本技术提供了一种图像传感器像素结构，包括多个阵列排布的像素单元，每个像素单元包括：
[0005]半导体衬底，具有相对的第一面和第二面；
[0006]光电转换区，自第一面延伸至半导体衬底中，以形成光电转换元件；
[0007]浮动扩散区，自第一面延伸至半导体衬底中；
[0008]传输晶体管，耦接于光电转换区与浮动扩散区之间，传输晶体管包括传输栅，其中，传输栅的延伸路径经过第一面的中心点，且传输栅的延伸方向与第一面的第一对角方向形成一角度Q，0
°
≤Q＜5
°
。
[0009]可选的，传输栅为平面栅。
[0010]可选的，传输栅为槽栅，自第一面延伸至半导体衬底中。
[0011]可选的，相邻的像素单元之间设置有沟槽隔离区，槽栅延伸至沟槽隔离区，其中，位于沟槽隔离区的槽栅的深度大于位于像素单元内的槽栅的深度。
[0012]可选的，传输栅的延伸方向为第一面的第一对角方向。
[0013]可选的，第一对角方向上的各像素单元的传输栅连为一体。
[0014]可选的，像素单元还包括复位晶体管和读出电路，且相邻的两个像素单元共用一个复位晶体管以及读出电路。
[0015]可选的，复位晶体管位于共用同一复位晶体管的两个像素单元中任意一个的侧边；读出电路包括放大晶体管及行选择晶体管，放大晶体管与行选择晶体管位于共用同一读出电路的两个像素单元之间。
[0016]可选的，复位晶体管位于共用同一复位晶体管的两个像素单元相互远离的一侧；读出电路包括放大晶体管及行选择晶体管，放大晶体管与行选择晶体管位于共用同一读出
电路的两个像素单元之间；像素单元还包括增益控制晶体管，相邻的两个像素单元共用一个增益控制晶体管，且增益控制晶体管位于共用同一增益控制晶体管的两个像素单元中任意一个的侧边。
[0017]本技术还提供了一种图像传感器，包括上述图像传感器像素结构。
[0018]与现有技术相比，本技术至少具有如下突出的优点之一：
[0019]本技术将像素阵列旋转一定角度，使得传输晶体管的栅极设置于像素区的对角线方向，在横向长度上增加了传输栅的面积，解决传输栅尺寸过小给器件带来短沟道效应和窄沟道效应的问题；并进一步将传输晶体管的栅极设计为鞍形的槽栅，在纵向深度上也增加了传输栅的面积；同时，像素单元的第一对角方向上相邻的各个像素单元的传输栅之间相互连接，以将门宽增加到最大；将相互连接的传输栅设置于二共享像素结构中，可以进一步节省放置传输栅的面积，从而可以增加二共享像素结构中其他元器件的放置面积。
附图说明
[0020]图1是本技术提供的一种图像传感器像素结构的局部结构示意图；
[0021]图2是图1所示的图像传感器像素结构沿C
‑
C
’
方向的剖面结构示意图；
[0022]图3是图1所示的图像传感器像素结构的一种俯视结构示意图；
[0023]图4是图1所示的图像传感器像素结构的另一种俯视结构示意图；
[0024]图5是图1所示的图像传感器像素结构沿B
‑
B
’
方向的剖面结构示意图；
[0025]图6是本技术提供的另一种图像传感器像素结构的局部结构示意图；
[0026]图7是本技术提供的一种图像传感器像素结构的电路结构示意图；
[0027]图8是图7所示的图像传感器像素结构的局部结构示意图；
[0028]图9是本技术提供的另一种图像传感器像素结构的电路结构示意图；
[0029]图10是图9所示的图像传感器像素结构的局部结构示意图；
[0030]图11是本技术提供的一种图像传感器像素结构的时序图。
具体实施方式
[0031]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本技术做进一步说明。
[0032]如在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0033]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0034]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构
想，遂图示中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
[0035]本技术提供了一种图像传感器像素结构，包括多个阵列排布的像素单元，每个像素单元的结构参考图1
‑
3，图1是本技术提供的一种图像传感器像素结构的局部结构示意图，图2是图1所示的图像传感器像素结构沿C
‑
C
’
方向的剖面结构示意图，图3是图1所示的图像传感器像素结构的一种俯视结构示意图。如图所示，每个像素单元包括：半导体衬底101，具有相对的第一面X和第二面Y；光电转换区102，自第一面X延伸至半导体衬底101中，以形成光电转换元件110；浮动扩散区103，自第一面X延伸至半导体衬底101中；传输晶体管104，耦接于光电转换区102与浮动扩散区103之间，传输晶体管103包括传输栅1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素结构，其特征在于，包括多个阵列排布的像素单元，每个所述像素单元包括：半导体衬底，具有相对的第一面和第二面；光电转换区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中，以形成光电转换元件；浮动扩散区，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中；传输晶体管，耦接于所述光电转换区与所述浮动扩散区之间，所述传输晶体管包括传输栅，其中，所述传输栅的延伸路径经过所述第一面的中心点，且所述传输栅的延伸方向与所述第一面的第一对角方向形成一角度Q，0
°
≤Q＜5
°
。2.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述传输栅为平面栅。3.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述传输栅为槽栅，自所述第一面延伸至所述半导体衬底中。4.如权利要求3所述的像素结构，其特征在于，相邻的所述像素单元之间设置有沟槽隔离区，所述槽栅延伸至所述沟槽隔离区，其中，位于所述沟槽隔离区的槽栅的深度大于位于所述像素单元内的槽栅的深度。5.如权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述传输栅的延伸方向为所述第一面的第一对角方向。6.如权利要求1
‑
5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张康隆，大石周，
申请(专利权)人：思特威合肥电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：