[发明专利]图像传感器

说明书

本公开涉及一种图像传感器，该图像传感器包括多个像素，每个像素包括：在半导体衬底中竖直地延伸的第一导电类型的掺杂光敏区域；比光敏区域更重地掺杂有第一导电类型的电荷收集区域，电荷收集区域在衬底中从衬底的上表面竖直地延伸并且被布置在光敏区域上方；以及竖直堆叠，其包括竖直传输栅极和竖直电绝缘壁，该堆叠穿过衬底并与电荷收集区域接触，该栅极被布置在衬底的上表面侧上并且比电荷收集区域更深地穿透到衬底中。

技术领域

本公开总体涉及电子电路，并且更特别地涉及图像传感器，特别是图像传感器像素。

背景技术

如下的图像传感器是已知的：其包括多个像素，每个像素包括在半导体衬底中形成的光敏区或区域。当光被光敏区接收时，电子-空穴对在光敏区域中生成，并且光生电子或光生空穴在光敏区域中积累。在读取阶段期间，电荷传输器件被控制为将在光敏区域中已积累的光生电荷向掺杂电荷收集半导体区域传输。

在包括旨在接收衬底的背侧照射的像素的传感器中，对于每个像素，电荷收集区域和像素的各种晶体管被布置在衬底的前侧，即其上具有互连结构的衬底的表面。

已知的背侧照射像素经受各种缺点，特别是关于其电荷传输器件。

发明内容

希望克服已知背侧照射像素的缺点的全部或部分缺点，特别是这种像素的已知电荷传输器件的缺点的全部或部分缺点。

一个实施例克服了已知背侧照射像素的缺点的全部或部分缺点，特别是这种像素的已知电荷传输器件的缺点的全部或部分缺点。

一个实施例提供了一种包括多个像素的图像传感器，每个像素包括:

第一导电类型的掺杂光敏区域，其在半导体衬底中竖直地延伸；

电荷收集区域，比光敏区域更重地掺杂有第一导电类型，在衬底中从衬底的上表面竖直地延伸并被布置在光敏区域上方；以及

竖直堆叠，包括竖直传输栅极和竖直电绝缘壁，堆叠穿过衬底，并且与电荷收集区域接触，栅极被布置在衬底的上表面侧上，并且比电荷收集区域更深地穿透到衬底中。

根据一个实施例，每个像素还包括竖直电绝缘结构，该竖直电绝缘结构穿过所述衬底并且横向地界定光敏区域和像素。

根据一个实施例，堆叠的所述竖直传输栅极对于至少两个相邻像素是共用的，所述堆叠与所述至少两个像素中的每个像素的电荷收集区域接触。

根据一个实施例，至少一个像素还包括:

竖直电绝缘结构，其穿过所述衬底并将光敏区域划分成两个半部；以及

另一电荷收集区域，其比光敏区域更重地掺杂有第一导电类型，在衬底中从上表面竖直地延伸，每个电荷收集区域被布置在光敏区域的不同半部上方。

根据一个实施例，所述至少一个像素的堆叠与所述结构对齐，并与所述另一电荷收集区域接触。

根据一个实施例，所述竖直电绝缘壁是所述竖直电绝缘结构的一部分。

根据一个实施例，竖直电绝缘结构沿其整个高度连续地被衬底一部分、所述堆叠、和衬底的另一部分中断。

根据一个实施例，所述壁由以下项制成:

至少一种绝缘材料；或者

至少一种导电材料以及将衬底与所述至少一种导电材料电绝缘的至少一层绝缘层。

根据一个实施例，竖直传输栅极由至少一种导电材料和至少一层绝缘层制成，至少一层绝缘层将衬底与竖直传输栅极的所述至少一种导电材料电绝缘并完全覆盖竖直传输栅极的所述至少一种导电材料的下表面。

根据一个实施例，每个像素还包括第二导电类型的掺杂阱，该掺杂阱在衬底中从上表面向所述光敏区域延伸。