一种背照明图像传感器包括传感器层，该传感器层具有前侧及与该前侧相对的背侧。使绝缘层定位成相邻于该背侧，且电路层相邻于该前侧。第一类型导电性的多个光电检测器将入射至该背侧上的光转换为光生电荷。该光电检测器相邻于该前侧而安置在该传感器层中。第二类型导电性的区域形成于相邻于该前侧的该传感器层的至少一部分中，且被连接至电压端子用于以预定电压加偏压于该第二类型导电性区域。第二类型导电性的阱相邻于背侧而形成于传感器层中。在传感器层中的沟槽隔离开始于前侧，且延伸超过光电二极管的耗尽区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及图像传感器，且更具体地涉及背照明图像传感器。
技术介绍
电子图像传感器使用将入射光转换为电信号的光敏光电检测器来捕获图像。图像传感器一般分类为前照明图像传感器或背照明图像传感器。附图说明图1是前照明图像传感器的穿过三个像素101、102、103的简化横截面。所示的图像传感器100是PMOS图像传感器，其包括在P++衬底2内在ρ外延(ρ-印i)硅层3上形成的像素101、102、103。在此传感器层4 内形成光电检测器91、92、93。在每一光电检测器91、92、93上形成η型钉札层27。在每一像素101、102、103内形成一个或多个浅沟槽隔离(STI)区域5。不同的η型钉札层沈加内衬于STI沟槽，其目的是减少由于沿STI侧壁的硅悬挂键引起的暗电流产生。使用传送栅极10以将所收集的光生电荷31自光电检测器91传送至电荷一电压转换器观。所示的电荷一电压转换器观被配置为浮动扩散。该转换器观转换电荷为电压信号。像素阵列内的诸晶体管(见图2)放大此电压信号并将信息中继至外部电路，在该外部电路中进一步处理图像。参照图2，源极跟随器晶体管173缓冲储存于电荷一电压转换器观中的电压信号。重设晶体管172用以在读出像素之前将转换器观重设至已知电位。自源极跟随器174的输出电压驱动连接至成像器周边的外部电路的列线。返回至图1，电荷一电压转换器观驻留于浅η阱四中，该浅η阱四使P+转换器 28隔离于光电检测器91及衬底2。该浅η阱四是透过阱接触件37而偏压至已知电压电平VDD。VDD亦加偏压于η型钉札层27、加内衬于STI沟槽的η型钉札层沈及深η阱21。 该深η阱21通过额外η型注入物30而电连接至浅η阱四。使浅η阱四与深η阱21两者相对于接地偏压至已知电位驱使光生电荷31进入光电检测器91。使两阱偏压执行了显著地减少电串扰的额外功能。举例而言，在其中电场为零的位置(通常称为垂直溢流漏极位置(虚线8))之下的光生电荷33被扫入衬底。该垂直溢流漏极通过防止光生电荷扩散至相邻像素中而几乎消除电串扰，且因此改良器件的MTF性能。阱接触件37定位于图像传感器的周边处。其他η阱接触件则遍及成像区域(未绘示)周期性地隔开，以减少阱21、29的有效电阻，并减少或消除阱弹跳。对于图1之前照明图像传感器，导电互连51、52、53(诸如栅极及连接器)形成于电路层50中。不幸的是，导电互连51、52、53及与电路层50相关联的多种其他特征在光电检测器91、92、93上的定位不利地影响图像传感器100的填充因数及量子效率。这是因为来自主题场景的光19在照射到前硅表面9之前必须穿过电路层50，并被光电检测器91、92、 93侦测。图3示出驻留于图像传感器周边处的标准CMOS电路的一部分的横截面图。标准 PMOS晶体管142及NMOS晶体管143以及其相关联的浅η阱140注入物及ρ阱141注入物不受成像区域(图1的像素101、102、103)中的深η阱21注入物(图1)影响。CMOS电路中成像区域外的P型晶体管142及η型晶体管143使用标准CMOS工艺流程制造。在彩色滤光器阵列的制造期间，藉由不透明光屏蔽物(未绘示)来保护CMOS电路使其免受背照明。4该光屏蔽物可为金属；红色、绿色及蓝色彩色滤光器阵列材料的层叠层；或独特的光吸收材料。图4示出背照明图像传感器的横截面。背照明通过构造图像传感器使得来自主题场景的光入射至传感器层的后侧上而解决填充因数及量子效率问题。传感器层213的“前侧”9通常称为邻接电路层50的传感器层213的一侧，而“ 背侧” 250是与该前侧9相对的传感器层213的一侧。典型地，电路层50附着至支撑衬底(未绘示)。此背侧配置容许光 219照射到传感器层213的背侧250，光于该背侧处由光电检测器91、92、93检测。光电检测器91、92、93对光219的检测不再受金属化层级51、52、53、互连37及电路层的其他特征 (诸如栅极10)影响。在增加图像传感器中所提供的像素数目的努力下，像素尺寸已递减。转至较小像素的优点是增加固定光学格式的图像的分辨率。明确言之，较小像素具有较好的调制传递函数(MTF)，并可因此区别图像中的微小细节，诸如细条纹衬衫上的线。然而，如图4所示， 减少背侧配置的像素尺寸并未线性改良MTF效能。不同于前侧照明PMOS像素，背侧照明 PMOS像素不存在垂直溢流漏极(图1中附图标记8)。因此，在深η阱区域221中所产生的光载流子233可扩散至相邻像素中。接近室温下，光载流子能够以相当大的概率抵抗量值上小于lOOOV/cm的电场扩散。由量值上为lOOOV/cm的电场所界定的线被限定为耗尽边缘边界211，并该线粗略限定给定光电二极管91、92、93的收集区域。在光电二极管之间及在背侧Si/Si02界面250与耗尽边缘边界211之间均存在低电场区域。此横向扩散使MTF的电部分降级。横向混合随着像素尺寸减小而增加，由相邻像素之电荷收集区域211收集低电场区域215中的光致电荷载流子233的可能性增加。更重要的是，对于彩色部分，这可引起像素间之色彩混合，并因此使图像品质降级。关于图4中所示出的背侧配置存在不同的问题。η阱接触件37并未实现至深η阱 221的连续电连接。图5示出一种用于使用额外η型注入物340、341、342来接触深η阱321 的方法。然而，较深的注入物越深(340比341浅，341比342浅)具有较大的横向散乱。这夹断光电二极管311的耗尽区域，导致较浅收集深度。因此，需要一种经改良图像传感器结构。
技术实现思路
一种背照明图像传感器包括传感器层，该传感器层具有前侧及与该前侧相对的背侧。使绝缘层定位成相邻于该背侧，且电路层相邻于该前侧。第一类型导电性的多个光电检测器将入射至该背侧上的光转换为光生电荷。光电检测器相邻于该前侧而安置于该传感器层中。第二类型导电性的区域形成于相邻于该前侧的该传感器层的至少一部分中，且被连接至电压端子用于以预定电压加偏压于该第二类型导电性区域。第二类型导电性的阱相邻于该背侧而形成于该传感器层中。在该传感器层中的沟槽隔离开始于该前侧，并且延伸超过光电二极管的耗尽区域。本专利技术拥有提供一种具有经改良串扰性能的图像传感器的优点。附图简述参照一下附图能更好地理解本专利技术的实施例。附图的各要素相对于彼此不一定时按比例的。相似的附图标记指示相应类似的部件。图1示出前侧照明图像传感器的简化横截面图；图2是示出非共用像素的示意图；图3是示出图像传感器的标准CMOS电路的一部分的横截面图；图4是示出典型背照明图像传感器的横截面图；图5是示出典型背照明图像传感器的横截面图，该背照明图像传感器具有图案化 η型注入物用以将η+接触件电连接至深η阱；图6是示出根据本专利技术实施例的背照明图像传感器的一部分的横截面图；图7是示出根据本专利技术的另一个实施例的背照明图像传感器的一部分的平面图；图8是穿过图7的线A-A'的横截面图；图9是穿过图7的线B-B'的横截面图；及图10是概念性示出图像捕获装置的实施例的方块图。本专利技术的详细描述在以下的详细描述中，参照构成本专利技术一部分的附图，而且在附图中通过图解示出了可实施本专利技术的特定实施例。在这点上，方向术语诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“头”、 “尾本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种背照明图像传感器，其包括：传感器层，具有前侧及与所述前侧相对的背侧；绝缘层，相邻于所述背侧；电路层，相邻于所述前侧；第一类型导电性的多个光电检测器，用于将入射至所述背侧上的光转换为光生电荷，所述光电检测器具有耗尽区域，其中所述多个光电检测器相邻于所述前侧而安置于所述传感器层中；第二类型导电性的区域，形成于所述传感器层的相邻于所述前侧的至少一部分中，并且连接至电压端子，用于以预定电压加偏压于所述第二类型导电性区域；第二类型导电性的阱，相邻于所述背侧而形成于所述传感器层中；及在所述传感器层中的沟槽隔离，所述沟槽隔离开始于所述前侧且延伸超过所述光电检测器的耗尽区域。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·麦卡特恩，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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