[发明专利]像素架构和图像传感器

权利要求书

1.一种用于入射光检测的像素架构；所述像素架构包括：

被配置成在第一平面中延伸的吸收层(112)，所述吸收层(112)被配置成用于背侧照明，并被配置成响应于所述吸收层(112)的界面上的入射光而生成电荷并在垂直于所述第一平面的方向上传输电荷；

具有电荷分配区域(120)和电荷节点(128、130)的半导体电荷传输层(118)；所述电荷传输层(118)被布置成在与所述第一平面平行的第二平面中延伸，所述电荷传输层(118)被配置成从所述吸收层(112)接收所生成的电荷并传输所生成的电荷穿过所述电荷传输层(118)，其中具有不同的横向延伸多个掺杂区域(122)以被布置在所述电荷传输层(118)中的不同深度处以形成台阶型结构，其中所述电荷传输层进一步包括偏置区域(121)，并且其中在与所述电荷传输层(118)的所述第二平面平行的横向方向上形成专用区域的所述电荷分配区域(120)与所述偏置区域(121)相连；

电连接(132)，所述电连接(132)连接到所述偏置区域(121)以便向所述偏置区域(121)提供可选择的偏置电压；以及

至少一个转移栅极(124、126)，所述至少一个转移栅极(124、126)在横向方向上与毗邻所述电荷分配区域(120)的区块相连，

其中所述掺杂区域(122)和所述偏置区域(121)相对于所述电荷传输层(118)的大块基板具有不同浓度的掺杂，并且其中被提供在所述电荷传输层(118)中背离所述吸收层(112)的表面居中处的所述偏置区域(121)被提供有偏置电压以用于将所生成的电荷的传输朝向所述电荷分配区域(120)驱动，并用于与所述至少一个转移栅极(124、126)一起控制电荷在横向方向上从所述电荷分配区域(120)到所述电荷节点(128、130)的转移。

2.如权利要求1所述的像素架构，其特征在于，所述偏置区域(121)由所述电荷传输层(118)中的掺杂植入形成，其中所述偏置区域(121)被掺杂有与所述掺杂区域(122)相同的电荷载流子类型，并且所述偏置区域(121)的掺杂浓度高于所述掺杂区域(122)的掺杂浓度。

3.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，所述吸收层(112)的大块基板形成耗尽区域。

4.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，多个掺杂区域(122)被布置在相对于所述电荷分配区域(120)的两侧上，其中越靠近所述电荷传输层(118)的背离所述吸收层(112)的表面掺杂区域(122)之间的距离就越小。

5.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，进一步包括在所述专用区域中的多个偏置区域(121a-d)和多个电连接(132a-d)，所述多个电连接(132a-d)用于单独地连接到所述偏置区域(121a-d)中的每一者以便为所述偏置区域(121a-d)中的每一者提供可选择的偏置，其中所述至少一个转移栅极(124、126)与在所述专用区域的边缘处毗邻偏置区域(121a-d)的区块相连。

6.如权利要求5所述的像素架构，其特征在于，所述多个偏置区域(121a-d)中的每一者由所述电荷传输层(118)中的单独掺杂植入形成，并且其中各相邻偏置区域(121a-d)之间的区块被连接到外部结构(134)以在所述专用区域中形成电场。

7.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，进一步包括多个转移栅极(124、126)，所述多个转移栅极(124、126)中的每一者都与在所述横向方向上毗邻所述偏置区域(121)的不同区块相连，并且都与不同电荷节点(128)相连，用于控制电荷在所述横向方向上从所述电荷分配区域(120)转移到所述电荷节点(128、130)。

8.如权利要求1或2所述的像素架构，其特征在于，所述吸收层(112)由不同于所述电荷传输层(118)的材料形成。