[发明专利]图像传感器及其形成方法和操作方法

权利要求书

1.一种图像传感器，其特征在于，包括至少一个像素单元，所述像素单元包括：

设置在衬底中的有源区，所述有源区被隔离沟槽与用于相邻像素单元的有源区分隔开；

第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区，彼此分离地设置在有源区中邻近上表面处，所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区具有第一掺杂类型；

第一掺杂区，设置在有源区中在所述第一浮置扩散区以及第二浮置扩散区下方，并且所述第一掺杂区具有第一掺杂类型；

第一沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第一掺杂区之间；

第二沟道形成区，设置在第一浮置扩散区与第二浮置扩散区之间；以及

栅极结构，设置在所述隔离沟槽中，所述栅极结构包括栅极和栅极绝缘层，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第一沟道形成区和所述第二沟道形成区相邻；

其中，要在第一沟道形成区中形成的第一沟道的阈值电压为第一阈值电压，要在第二沟道形成区中形成的第二沟道的阈值电压为第二阈值电压，并且所述第一阈值电压被配置为小于所述第二阈值电压；在栅极被施加的电压大于第一阈值电压且小于第二阈值电压时，在第一沟道形成区中形成沟道，以导通第一浮置扩散区与第一掺杂区，并且在第二沟道形成区中不形成沟道，从而使得第一浮置扩散区和第二浮置扩散区彼此电隔离。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素单元还包括：

第三沟道形成区，设置在第二浮置扩散区与所述第一掺杂区之间；

其中，所述栅极隔着所述栅极绝缘层与所述第三沟道形成区相邻，

要在第三沟道形成区中形成的第三沟道的阈值电压为第三阈值电压，并且

所述第三阈值电压被配置为大于第二阈值电压。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，

在栅极被施加的电压大于第一阈值电压且小于第二阈值电压时：

在第一沟道形成区中形成沟道，使得第一浮置扩散区与第一掺杂区导通，并且

在第二沟道形成区和第三沟道形成区中不形成沟道，使得第二浮置扩散区与第一掺杂区彼此电隔离且第一浮置扩散区和第二浮置扩散区彼此电隔离，

在栅极被施加的电压大于第二阈值电压且小于第三阈值电压时：

在第一沟道形成区和第二沟道形成区中分别形成沟道，使得第一浮置扩散区与第一掺杂区导通且第一浮置扩散区与第二浮置扩散区导通，并且

在第三沟道形成区中不形成沟道，使得第二浮置扩散区与第一掺杂区彼此电隔离。

4.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，通过分别配置第一沟道形成区、第二沟道形成区和第三沟道形成区的以下至少一个参数来使得第一阈值电压小于第二阈值电压且第二阈值电压小于第三阈值电压：

掺杂浓度、在各自沟道方向上的长度、或二者的组合。

5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，第一沟道形成区的掺杂浓度小于第二沟道形成区的掺杂浓度，并且第二沟道形成区的掺杂浓度小于第三沟道形成区的掺杂浓度。

6.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，第一沟道形成区在其沟道方向上的长度小于第二沟道形成区在其沟道方向上的长度，第二沟道形成区在其沟道方向上的长度小于第三沟道形成区在其沟道方向上的长度。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，第一沟道形成区和/或第二沟道形成区设置为与该隔离沟槽接触。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述栅极隔着另外的栅极绝缘层与相邻的至少一个像素单元中的沟道形成区相邻。