[发明专利]具有稳定电荷倍增增益的EMCCD图像传感器

权利要求书

1.一种具有至少一个电荷耦合器件寄存器(100)的电荷耦合器件(CCD)图像传感器(14)，所述至少一个电荷耦合器件寄存器包括：

硅衬底(120)；

多个栅极(101,103)，所述多个栅极形成在所述硅衬底上方；

电荷倍增节段，其中电荷倍增栅极(102,104)在所述电荷倍增节段中插置在所述多个栅极中的栅极之间，并且其中在所述电荷倍增节段中传输的电子经历碰撞电离；和

至少一个电介质层(304)，所述至少一个电介质层形成在所述电荷倍增栅极与所述硅衬底之间，其中所述至少一个电介质层在所述电荷倍增栅极与所述硅衬底之间没有电子陷阱。

2.根据权利要求1所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述至少一个电介质层包括形成在所述电荷倍增栅极下方的第一部分和形成在所述多个栅极下方的第二部分。

3.根据权利要求2所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述至少一个电介质层的所述第一部分仅包括二氧化硅(304,309,311)。

4.根据权利要求3所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述至少一个电介质层的所述第二部分包括第一二氧化硅层(304)、氮化硅层(305)和第二二氧化硅层(311)。

5.根据权利要求3所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述至少一个电介质层的所述第二部分包括二氧化硅层(304)和氮化硅层(305)。

6.根据权利要求1所述的电荷耦合器件图像传感器，其中仅二氧化硅(304,309,311)被包括在所述至少一个电介质堆叠中、在所述至少一个电介质堆叠的在所述电荷倍增栅极下方的区中。

7.根据权利要求6所述的电荷耦合器件图像传感器，其中二氧化硅(304)和氮化硅(305)被包括在所述至少一个电介质堆叠中、在所述至少一个电介质堆叠的在所述多个栅极下方的区中。

8.根据权利要求1所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述至少一个电介质层包括在所述多个栅极与所述硅衬底之间的电子陷阱(209)。

9.根据权利要求1所述的电荷耦合器件图像传感器，其中所述硅衬底包括在所述多个栅极和所述电荷倍增栅极下方延伸的内埋的注入区(302)，并且其中所述硅衬底包括仅在所述电荷倍增栅极下方的附加的存储区注入物(306A)。

10.一种形成用于电荷耦合器件(CCD)图像传感器(14)的电荷耦合器件寄存器(100)的方法，所述方法包括：

在硅衬底上方形成电介质堆叠，其中所述电介质堆叠包括二氧化硅层(304)和氮化硅层(305)；

在所述电介质堆叠上方形成第一多个多晶硅栅极(303)；

使用所述第一多个多晶硅栅极(303)作为掩模层，蚀刻所述电介质堆叠以去除在所述第一多个多晶硅栅极中的栅极之间的区中的所述氮化硅层(305)；以及

在所述第一多个多晶硅栅极中的栅极之间的所述区上方形成第二多个多晶硅栅极(314)，其中所述电介质堆叠在所述第二多个多晶硅栅极下方不包括氮化硅，并且其中所述电介质堆叠在所述第一多个多晶硅栅极下方的确包括氮化硅。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电介质堆叠包括附加的二氧化硅层(311)，并且其中蚀刻所述电介质堆叠以去除所述氮化硅层包括蚀刻所述电介质堆叠以去除所述氮化硅层(305)和所述附加的二氧化硅层(311)两者。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在蚀刻所述电介质堆叠以去除所述氮化硅层之后并在形成所述第二多个多晶硅栅极之前，在所述第一多个多晶硅栅极中的栅极之间的所述区上方形成附加的二氧化硅层(309)。