[实用新型]图像传感器像素的阵列和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求由Swarnal Borthakur、Ulrich Boettiger和Richard A.Mauritzson发明的、提交于2016年1月20日的名称为“Image Sensors Having Photodiode Regions Implanted from Multiple Sides of a Substrate”(具有从衬底的多侧注入的光电二极管区的图像传感器)的美国临时申请No.62/280981的优先权，该申请以引用方式并入本文，并且据此要求该申请的共同主题的优先权。

技术领域

本实用新型整体涉及图像传感器，并且更具体地讲，涉及具有从半导体衬底的两侧注入的光电二极管区的图像传感器。

背景技术

现代电子装置(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像器(即，图像传感器)包括二维图像传感像素阵列。每个像素包括用于接收入射光子(入射光)并把光子转变为电荷的光传感器，诸如光电二极管。光电二极管以阵列形式注入在硅衬底中。

在常规图像传感器中，通常使用图案注入设备通过衬底的单个表面将光电二极管注入在硅衬底中。在注入之后，硅衬底被加热以便激活注入掺杂物。一般来讲，期望在衬底表面下的更深处注入光电二极管，以便增加传感器的集光效率。然而，通过衬底的单个表面将光电二极管注入到更深处需要高能量。高能量注入物需要非常厚的抗蚀剂掩模或其他致密掩模以便防止离子通过掩模渗漏。这一点随着更精细的尺寸而加剧。此外，如果掩模是过厚的以便适应深注入物，那么阴影效应(shadowing effects)将出现。对光电二极管注入物的深度的此类限制不良地限制了图像传感器的集光效率。

因此希望能够提供改善的图像传感器。

实用新型内容

本实用新型解决的一个技术问题是在衬底表面下的更深处注入光电二极管以便增加传感器的集光效率。

根据本实用新型的一个方面，提供一种图像传感器像素阵列，包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有相对的第一侧和第二侧；第一光电二极管区，所述第一光电二极管区通过所述第一侧注入在所述半导体衬底中；以及第二光电二极管区，所述第二光电二极管区通过所述第二侧注入在所述半导体衬底中，其中所述第二光电二极管区与所述第一光电二极管区在所述半导体衬底中重叠。

在一个实施例中，所述第一光电二极管区包括第一n型掺杂区，并且所述第二光电二极管区包括第二n型掺杂区。

在一个实施例中，所述第一n型掺杂区和所述第二n型掺杂区形成连续的n型掺杂区，所述连续的n型掺杂区延伸到所述半导体衬底的所述第一侧的小于或等于0.5微米内，并且延伸到所述半导体衬底的所述第二侧的小于或等于0.5微米内。

在一个实施例中，所述阵列还包括：附加的连续的n型掺杂区，所述附加的连续的n型掺杂区延伸到所述半导体衬底的所述第一侧的小于或等于0.5微米内，并且延伸到所述半导体衬底的所述第二侧的小于或等于0.5微米内；以及p型掺杂隔离结构，所述p型掺杂隔离结构注入在所述半导体衬底中的所述连续的n型掺杂区与所述附加的连续的n型掺杂区之间。

在一个实施例中，所述阵列还包括：附加的连续的n型掺杂区，所述附加的连续的n型掺杂区从所述半导体衬底的所述第一侧延伸到0.5微米内，并且延伸到所述半导体衬底的所述第二侧的0.5微米内；以及深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构从所述半导体衬底的所述第一侧和所述第二侧中的至少给定的一者延伸，并且将所述连续的n型掺杂区与所述阵列中的其他n型掺杂区隔离。

在一个实施例中，所述第一n型掺杂区具有在所述半导体衬底的所述第一侧处的第一横向区域，并且所述第二n型掺杂区具有在所述半导体衬底的所述第二侧处的第二横向区域，所述第二横向区域大于所述第一横向区域。

在一个实施例中，所述阵列还包括：滤色器元件阵列，所述滤色器元件阵列在所述半导体衬底的所述第一侧的上方形成，其中所述滤色器元件阵列包括透射给定颜色的光的第一组滤色器元件、以及透射红外光的第二组滤色器元件，其中所述第二组滤色器元件的给定滤色器在所述半导体衬底的所述第一侧处的所述第一n型掺杂区上方形成。

在一个实施例中，其中所述连续的n型掺杂区被配置成响应于图像光生成电荷，并且作为图像传感器像素的部分形成，所述图像传感器像素基于所生成的电荷生成图像信号，所述阵列还包括：像素读出线，所述像素读出线耦接到所述连续的n型掺杂区，其中所述像素读出线被配置成将所述图像信号传送到像素读出电路。