[发明专利]图像传感器、其制作方法和操作方法以及成像装置

说明书

本公开涉及图像传感器、其制作方法和操作方法以及成像装置。一种图像传感器包括：衬底，包括光感测区和电荷存储区，所述衬底具有第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面，其中：在所述光感测区中形成有光感测元件，在所述电荷存储区中形成有电荷存储元件，所述光感测区和电荷存储区被形成为邻接或者邻近所述第一表面，并且在从所述第二主表面向第一主表面的方向上，所述光感测区的至少一部分高于所述电荷存储区整体。

技术领域

本公开涉及图像传感器、其制作方法和操作方法以及成像装置。

背景技术

在传统的正面照射式(FSI)图像传感器中，在衬底中形成诸如光电二极管的感光元件之后，在衬底的表面上形成诸如金属布线等互连结构。互连结构包括多层绝缘层和布线层，因此，入射光到达光接收面的路径长，导致光强降低。

另外，在传统的正面照射式(FSI)图像传感器中横向的光以及电子串扰难以避免。为了减少串扰，需要复杂的工艺。

另一方面，FSI图像传感器需要从其中形成了光电二极管的衬底的背面进行衬底减薄处理。减薄工艺会带来很多工艺问题。

因此，存在对改进的图像传感器、其制作方法和操作方法以及成像装置的需求。

发明内容

根据本公开一个方面，提供了一种图像传感器，包括：衬底，包括光感测区和电荷存储区，所述衬底具有第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面，其中：在所述光感测区中形成有光感测元件，在所述电荷存储区中形成有电荷存储元件，所述光感测区和电荷存储区被形成为邻接或者邻近所述第一表面，并且在从所述第二主表面向第一主表面的方向上，所述光感测区的至少一部分高于所述电荷存储区整体。

在一些实施例中，所述光感测区的第一部分高于所述电荷存储区整体，所述光感测区还包括：在所述第一部分下方的第二部分，其中，所述第一部分具有第一导电类型，所述第二部分具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型。

在一些实施例中，所述图像传感器还包括：连接在所述光感测元件和所述电荷存储元件之间的开关元件，所述开关元件被配置使得：在导通时，允许光感测元件所产生的光电荷进入所述电荷存储元件。

在一些实施例中，所述电荷存储区包括第一掺杂区，所述第一掺杂区与所述光感测区的第二部分导电类型相反；所述图像传感器还包括：由所述光感测区的第二部分和所述第一掺杂区在二者的界面处及附近形成的二极管，所述二极管被配置使得：在导通时，允许所述光感测元件所产生的光电荷进入所述电荷存储元件。

在一些实施例中，所述电荷存储区包括第一掺杂区和中间掺杂区，所述中间掺杂区设置在所述第一掺杂区与所述光感测区的第二部分之间，所述中间掺杂区的导电类型与所述第一掺杂区相同，但掺杂浓度低于所述第一掺杂区的掺杂浓度；所述图像传感器还包括：由所述光感测区的第二部分、所述第一掺杂区和所述中间掺杂区形成的二极管，所述二极管被配置使得：在导通时，允许所述光感测元件所产生的光电荷进入所述电荷存储元件。

在一些实施例中，所述光感测区还包括：第三部分，位于所述第一部分之上，所述第三部分的导电类型与所述第一部分的导电类型相反。

在一些实施例中，所述光感测区还包括：第四部分，位于所述第一部分的侧面，且分别与所述第三部分和所述第二部分邻接，所述第四部分的导电类型与所述第一部分的导电类型相反。

在一些实施例中，所述图像传感器还包括：互连结构，位于所述电荷存储区之上，并且包括一个或多个绝缘层以及一个或多个导电结构，其中所述一个或多个导电结构与所述光感测区电隔离。

在一些实施例中，所述图像传感器还包括：互连结构，位于所述电荷存储区之上，并且包括一个或多个绝缘层以及一个或多个导电结构，其中所述一个或多个导电结构与所述光感测区电隔离，并且其中所述光感测区的第四部分在所述光感测区的第一部分与所述互连结构之间。