CN112312051B - 图像感测装置 - Google Patents

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Abstract

图像感测装置。一种图像感测装置包括光电转换元件、浮置扩散FD区和传输栅极。光电转换元件设置在基板中，并响应于入射光而生成光电荷。浮置扩散FD区设置在光电转换元件上方并且存储由光电转换元件生成的光电荷。传输栅极响应于传输信号而将光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散FD区。传输栅极包括设置在光电转换元件上方的水平栅极以及联接至水平栅极的垂直栅极。垂直栅极位于光电转换元件的侧部并围绕光电转换元件。

Description

图像感测装置
技术领域
该专利文件中所公开的技术和实现方式总体涉及一种图像感测装置。
背景技术
图像感测装置是用于将光图像转换成电信号的半导体装置。随着计算机和通信行业的不断发展，在例如数码相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、监控摄像机、医疗微相机、机器人等的各种领域中，对高质量和高性能的图像传感器的需求正在迅速增长。
发明内容
所公开技术的各种实施方式涉及一种图像感测装置，该图像感测装置包括具有使传输(Tx)延迟最小化的栅极结构的传输晶体管。
根据所公开技术的一个实施方式，一种图像感测装置可以包括：光电转换元件，该光电转换元件设置在基板中，并且被配置为响应于入射光而生成光电荷；浮置扩散(FD)区，该浮置扩散(FD)区设置在光电转换元件上方并且被配置为存储由光电转换元件生成的光电荷；以及传输栅极，该传输栅极被配置为响应于传输信号而将光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散(FD)区。传输栅极可以包括：水平栅极，该水平栅极设置在光电转换元件上方；以及垂直栅极，该垂直栅极设置在光电转换元件的侧部以围绕光电转换元件。
根据所公开技术的另一实施方式，一种图像感测装置可以包括：光电转换元件，该光电转换元件设置在基板中；浮置扩散(FD)区，该浮置扩散(FD)区设置在光电转换元件上方；以及传输栅极，该传输栅极被设置为围绕光电转换元件的顶表面和侧表面并且围绕浮置扩散(FD)区的侧表面，该传输栅极被配置为响应于传输信号而将光电转换元件生成的光电荷传输到所述浮置扩散(FD)区。
应当理解，所公开技术的以上概括描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
参照结合附图考虑的以下详细描述，所公开技术的上述和其它特征以及有益方面将变得显而易见。
图1是例示了基于所公开技术的一些实现方式的示例图像感测装置的框图。
图2是例示了图1中所示的像素阵列中所形成的像素块的示例平面图。
图3是例示了沿着图2所示的线X-X’截取的单位像素的示例截面图。
图4是例示了用于通过向图3所示的传输栅极施加负电压来使空穴累积在传输栅极与基板之间的界面上的方法的图。
图5A至图5E是例示了基于所公开技术的一些实现方式的用于形成单位像素的方法的示例平面图。
图6A至图6E是例示了沿着图5A至图5E所示的线X-X’截取的单位像素的示例截面图。
具体实施方式
现在将详细参照特定实施方式进行说明，在附图中示出了特定实施方式的示例。尽可能地，在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。在以下描述中，将省略并入本文中的相关已知配置或功能的详细描述，以避免使主题变得模糊。
图1是例示了基于所公开技术的一些实现方式的图像传感器的示例框图。
参照图1，图像传感器可以包括像素阵列100、相关双采样器(CDS)电路200、模数转换器(ADC)电路300、缓冲器400、行驱动器500、时序发生器600、控制寄存器700和斜坡信号发生器800。
像素阵列100可以包括多个像素块(PB)，所述多个像素块(PB)以包括行和列的矩阵形状布置。每个像素块(PB)可以包括被配置为彼此共享驱动晶体管的多个单位像素(PX)。例如，每个像素块(PB)可以形成为共享像素结构，在该共享像素结构中四个单位像素(PX)共享复位晶体管、源极跟随晶体管和选择晶体管。每个单位像素包括：光电转换元件，其用于通过转换从外部接收的入射光信号来生成光电荷；浮置扩散(FD)区，其用于临时存储由光电转换元件生成的光电荷；以及传输栅极，其用于将由光电转换元件生成的光电荷传输至浮置扩散(FD)区。在一些实现方式中，光电转换元件包括光敏元件，例如，光电二极管、光栅、光电晶体管、光电导体或者能够生成光电荷的一些其它光敏结构。单位像素中的至少一个包括传输栅极，该传输栅极被设计为不仅围绕光电转换元件的顶表面而且围绕光电转换元件的侧表面。在一些实现方式中，传输栅极可以具有钟形状。将参照图3和图4给出传输栅极的更详细描述。每个单位像素块(PB)可以通过列线将与每个单位像素的电图像信号相对应的像素信号输出到CDS电路200。像素块(PB)可以联接到行线和列线。
相关双采样器(CDS)电路200可以保持从像素阵列100的像素块(PB)接收的像素信号并进行采样。例如，相关双采样器(CDS)电路200可以响应于从时序发生器600接收到的时钟信号而执行基准电压电平和所接收的电图像信号的电压电平的采样，并且可以将与基准电压电平和所接收的电图像信号的电压电平之间的差相对应的模拟信号传输给模数转换器(ADC)电路300。
模数转换器(ADC)电路300可以将从斜坡信号发生器800接收的斜坡信号与从相关双采样器(CDS)电路200接收的采样信号进行比较，并且因此可以输出指示斜坡信号和采样信号之间的比较结果的比较信号。模数转换器(ADC)电路300可以响应于从时序发生器600接收到的时钟信号而对比较信号的电平转变时间进行计数，并且可以将指示该电平转变时间的计数的计数值输出至缓冲器400。
缓冲器400可以存储从模数转换器(ADC)电路300接收的数字信号中的每一个，可以感测和放大每个数字信号，并且可以输出经放大的数字信号中的每一个。因此，缓冲器400可以包括存储器(未示出)和感测放大器(未示出)。存储器可以存储计数值，并且计数值可以与多个单位像素(PX)的输出信号相关联。感测放大器可以感测和放大从存储器接收的每个计数值。
行驱动器500可以响应于时序发生器600的输出信号而驱动像素阵列100的像素块。例如，行驱动器500可以生成能够选择多条行线中的至少一条的控制信号。控制信号可以包括用于控制选择晶体管的选择信号和用于控制传输栅极的传输(Tx)信号。
时序发生器600可以生成定时信号以控制行驱动器500、相关双采样器(CDS)电路200、模数转换器(ADC)电路300和斜坡信号发生器800。
控制寄存器700可以生成控制信号以控制斜坡信号发生器800、时序发生器600和缓冲器400。
斜坡信号发生器800可以响应于从时序发生器600接收的控制信号而生成斜坡信号，以控制从缓冲器400接收的图像信号。
图2是例示了图1中所示的像素阵列中所形成的像素块的示例平面图。图3是例示了沿着图2所示的线X-X’截取的单位像素的示例截面图。
尽管图3仅例示了包含在像素块中的四个单位像素PX1至PX4当中的一个单位像素，但是四个单位像素PX1至PX4在结构上可以彼此相同。
参照图2和图3，每个像素块PB可以形成为共享像素结构，在该共享像素结构中四个单位像素PX1至PX4共享复位晶体管RX、源极跟随晶体管DX和选择晶体管SX。复位晶体管RX、源极跟随晶体管DX和选择晶体管SX可以沿第一方向(例如，X轴方向)布置。因此，复位晶体管RX、源极跟随晶体管DX和选择晶体管SX可以布置为横穿像素块PB。在一些实现方式中，在复位晶体管RX、源极跟随晶体管DX和选择晶体管SX的一侧布置有单位像素PX1和PX4，而在复位晶体管RX、源极跟随晶体管DX和选择晶体管SX的另一侧布置有单位像素PX2和PX3。
基板10的上部区域可以包括其中形成有晶体管RX、DX和SX的有源区110，以及用于限定其中形成有单位像素PX1至PX4的像素区的装置隔离结构120。装置隔离结构120可以包括用绝缘材料掩埋通过将基板10蚀刻至预定深度而形成的沟槽的浅沟槽隔离(STI)结构，或者可以包括通过在基板10中注入杂质至预定深度而形成的杂质区。
基板10可以包括设置有P型杂质的半导体基板。半导体基板可以处于单晶状态，并且可以包括含硅材料。基板10可以是通过减薄工艺形成为薄膜的薄膜基板10，或者可以包括通过外延生长而形成的外延层。例如，基板10可以是通过减薄工艺形成为薄膜的体硅基板10。
单位像素PX1至PX4中的每一个可以包括光电转换元件130、浮置扩散(FD)区、传输栅极140、滤色器层150和微透镜160。
光电转换元件130可以将已经透过微透镜160和滤色器层150的入射光转换为光电荷。光电转换元件130可以包括有机光敏元件或无机光敏元件。光电转换元件130可以形成在基板10上方，并且可以包括其中层叠有具有互补导电性的杂质区的层叠结构。例如，光电转换元件130可以包括第一杂质区130N、第二杂质区130P1和第三杂质区130P2的层叠结构。第一杂质区130N可以是N型杂质区，并且第二杂质区130P1和第三杂质区130P2中的每一个可以是P型杂质区。第二杂质区130P1可以位于第一杂质区130N的侧部，以围绕第一杂质区130N的侧表面。第三杂质区130P2可以设置在第一杂质区130N上方。第二杂质区130P1和第三杂质区130P2可以具有不同的杂质浓度。第一杂质区130N可以包括在垂直方向上均匀的掺杂分布，或者可以包括在垂直方向上变化的掺杂分布。例如，第一杂质区130N可以具有其杂质掺杂浓度随着靠近浮置扩散(FD)区而增加的掺杂分布。
浮置扩散(FD)区可以用于临时存储由光电转换元件130生成并且从光电转换元件130经由传输栅极140传输的光电荷。浮置扩散(FD)区可以是N型杂质区。浮置扩散(FD)区可以形成在光电转换元件130上方，以与基板10内的光电转换元件130的中央部垂直交叠。例如，可以针对单位像素PX1至PX4中的每一个独立地形成浮置扩散(FD)区。在单位像素PX1至PX4中的每一个中，浮置扩散(FD)区可以位于相应单位像素的上部区域的中央部。浮置扩散(FD)区的宽度可以小于光电转换元件130的宽度。如图3所示，柱区域12可以插置在浮置扩散(FD)区和光电转换元件130之间。柱区域12的宽度可以小于光电转换元件130的宽度。柱区域12内可以不包含P型杂质，以促进光电荷从光电转换元件130移动到浮置扩散(FD)区。
一旦接收到传输信号，传输栅极140就可以使光电转换元件130生成的光电荷传输到浮置扩散(FD)区。例如，当将正电压施加到传输栅极140时，第一杂质区130N中所生成的光电荷可以在穿过第二杂质区130P1、第三杂质区130P2和柱区域12之后移动到浮置扩散(FD)区。在图3中用箭头示出了光电荷从光电转换元件130移动到浮置扩散(FD)区。由于在柱区域12中不包含P型杂质，因此柱区域12的电阻值降低，使得光电荷能够更容易地移动到浮置扩散(FD)区。
传输栅极140可以包括栅极142和形成在栅极142上方的栅极绝缘膜144。在一些实现方式中，根据所公开技术的栅极142可以包括水平栅极142a和垂直栅极142b。
水平栅极142a可以设置在光电转换元件130上方。水平栅极142a可以形成为当在平面(例如，垂直于图3所示的图的平面)中观看时围绕浮置扩散(FD)区的形状。因此，相对于光电转换元件130，浮置扩散(FD)区可以位于中央区域，并且水平栅极142a可以在外围区域。例如，水平栅极142a可以形成为平板结构，该平板结构具有特定厚度以及形成于其中央处的通孔。水平栅极142a可以设置在光电转换元件130上方，以覆盖光电转换元件130的顶表面。浮置扩散(FD)区可以设置在水平栅极142a的通孔中。在一些实现方式中，浮置扩散(FD)区可以设置为填充水平栅极142a的通孔的一部分，并且柱区域12可以设置为填充水平栅极142a的通孔的其余部分。在一些实现方式中，栅极绝缘膜144可以沿着水平栅极的边界的至少一部分设置。浮置扩散(FD)区可以设置为与栅极绝缘膜144接触。水平栅极142a的顶表面和浮置扩散(FD)区的顶表面可以形成在基本相同的平面中。
垂直栅极142b可以在垂直方向上延伸。垂直栅极142b的顶表面可以与水平栅极142a接触，并且垂直栅极142b的底表面可以与滤色器层150接触。例如，垂直栅极142b可以形成为当在平面(例如，垂直于图3中的图的平面)中观看时围绕光电转换元件130的形状，并且可以形成为当在垂直平面中观看时垂直于水平栅极142a延伸的屏障形状(barriershape)。垂直栅极142b可以按照垂直栅极142b的底表面与第一杂质区130N的底表面处于相同水平的方式沿垂直方向延伸。垂直栅极142b可以形成为穿过基板10。
水平栅极142a和垂直栅极142b可以形成为钟形状以围绕光电转换元件130、柱区域12和浮置扩散(FD)区。在这种情况下，浮置扩散(FD)区可以位于钟形状的顶部或顶部周围。光电转换元件130的顶表面被水平栅极142覆盖，并且光电转换元件130的侧表面被垂直栅极142b覆盖。
栅极142可以包括含硅半导体材料(例如，多晶硅)或金属材料。
栅极绝缘膜144可以沿着除了基板10的顶表面和底表面之外的传输栅极140的边界形成。栅极绝缘膜144可以形成在杂质区130P1和130P2中的每一个与栅极142之间，使得栅极绝缘膜144能够与第二杂质区130P1和第三杂质区130P2中的每一个接触。另外，栅极绝缘膜144可以形成在栅极142和浮置扩散(FD)区之间以及在栅极142和柱区域12之间，使得栅极绝缘膜144可以与浮置扩散(FD)区和柱区域12接触。栅极绝缘膜144可以包括氧化物材料、氮化物材料或氮氧化物材料中的至少一种。
滤色器层150可以形成在基板10的与其上设置有浮置扩散(FD)区的基板的顶表面相对的底表面上。滤色器层150可以对从微透镜160接收的入射光中的可见光进行过滤，从而使可见光能够穿过滤色器层150。可以为单位像素PX1至PX4中的每一个形成滤色器层。例如，单位像素PX1至PX4中的每一个的滤色器层150可以是红色滤色器R、绿色滤色器G或蓝色滤色器B中的任何一个。每个红色滤色器(R)可以仅透射可见光中的红光。每个绿色滤色器(G)可以仅透射可见光中的绿光。每个蓝色滤色器(B)可以仅透射可见光中的蓝光。另选地，单位像素PX1至PX4中的每一个的滤色器层150可以是青色滤色器、黄色滤色器或品红色滤色器中的任何一个。
微透镜160可以设置在滤色器层150上。微透镜160可以将从外部接收的入射光聚焦，并且可以使聚焦的入射光透射到滤色器层150。
虽然图3例示了沿着X-X’线截取的单位像素的截面图，但是沿着与X-X’线垂直的另一条线截取的单位像素的截面图在结构上也可以与图3所示的截面图基本相同。
虽然图2例示了以如图2所示的平面正方形形状形成的单位像素，但是也可以有其它实现方式。因此，在一些实现方式中，单位像素可以形成为诸如圆形、多边形等的各种形状。
虽然图3例示了形成在传输栅极140的内侧的P型杂质区，但是也可以有其它实现方式。因此，在一些实现方式中，诸如第二杂质区130P1和第三杂质区130P2的P型杂质区能够形成在传输栅极140的外侧以与传输栅极140接触。
所公开的技术提供了包括具有两个部分142a和142b的传输栅极142的图像感测装置。这两个部分中的一个(即，水平栅极142a)形成在第一杂质区130N的顶表面上方并沿水平方向延伸。这两个部分中的另一个(即，垂直栅极142b)形成在第一杂质区130N的侧表面上并沿垂直方向延伸。如所公开技术中建议的传输栅极140可以延伸以不仅覆盖光电转换元件130的顶表面，而且覆盖光电转换元件130的侧表面，使得第一杂质区130N的下部区域中生成的光电荷(电子)也能够容易地移动到浮置扩散(FD)区。例如，如图3的虚线箭头所示，位于第一杂质区130N的下部区域中的电子也能够通过垂直栅极142b经由形成于光电转换元件130的侧表面上的沟道区域并且沿垂直方向容易地向上移动。因此，位于光电转换元件130的下部区域中的光电荷也能够快速移动到浮置扩散(FD)区，使得能够极大地提高从光电转换元件到浮置扩散(FD)区的传输(Tx)能力，从而改进图像感测装置的滞后特性。
另外，如上所述，由于能够极大提高传输晶体管的传输(Tx)能力，因此可以降低施加到传输栅极140的传输信号的电位电平。当施加到传输栅极140的电位电平增加时，在传输栅极140和光电转换元件130之间形成电位袋的可能性越高。如果形成电位袋，则累积在电位袋中的光电荷的一些或全部可以移回到光电转换元件130，使得像素之间的均匀性将由于发生回溢现象(spillback phenomenon)而劣化的可能性更高。这里，回溢现象可以是指从光电转换元件130传输并累积在电位袋中的光电荷的全部或一部分返回到光电转换元件130。上述问题在暗环境中会变得更加严重。根据实施方式，能够减小施加到传输栅极140的传输信号的电位电平，因此可以减少或防止电位袋的发生。因此，能够避免与电位袋有关的问题。另外，可以减少能够由施加到传输栅极140的高电压所产生的噪声。
该专利文件中提出的传输栅极结构能够有效地控制在图像感测装置暴露于暗环境期间从基板10的界面生成的暗电子。例如，在暗环境中，将负电压施加到栅极142，并且空穴(如图4中的“+”所示的正电荷)能够累积在与栅极绝缘膜144接触的基板上，如图4所示。因此，在暗环境中，空穴被布置为围绕光电转换元件130，从而能够防止在基板10的界面处生成的与入射光无关的暗电子流入光电转换元件130中。
在一些实现方式中，垂直栅极142b可以形成为穿过基板10。因此，垂直栅极142b还可以用作深沟槽隔离(DTI)结构，该深沟槽隔离(DTI)结构能够将彼此相邻设置的单位像素的光电转换元件中的每一个隔离。
图5A至图5E是例示了基于所公开技术的一些实现方式的用于形成单位像素的方法的示例平面图。图6A至图6E是例示了沿着图5A至5E所示的线X-X’截取的单位像素的示例截面图。
为了便于描述，图5A至图5E仅例示了一个单位像素。
参照图5A和图6A，在包括第一表面S1和与第一表面S1相对的第二表面S2的基板10中形成p型杂质区132。在一些实现方式中，可以通过将P型杂质注入到其中将要形成栅极140和光电转换元件130的区域中来形成p型杂质区132。
随后，通过将N型杂质注入到其中形成有P型杂质区132的基板10中，来形成第一杂质区130N和浮置扩散(FD)区。
可以在基板10的第二表面S2处形成支撑基板(未示出)。在一些实现方式中，支撑基板和基板10可以形成绝缘体上硅(SOI)基板。在这种情况下，基板10可以对应于绝缘体上硅(SOI)基板的上基板。
浮置扩散(FD)区可以形成在基板10的上部区域中，以与基板10的第一表面S1接触。第一杂质区130N可以与浮置扩散(FD)区间隔开预定距离，并且可以按照第一杂质区130N能够与基板10的第二表面S2间隔开的方式形成在P型杂质区132中。第一杂质区130N可以形成为具有预定深度，在该预定深度处第一杂质区130N与基板10的第二表面S2接触。第一杂质区130N可以具有在整个区域中均匀的掺杂分布，或者可以包括其中杂质掺杂浓度随着靠近第一表面S1而增加的掺杂分布。基板10的第二表面S2可以用作入射光到达的入射面。
随后，将P型杂质附加注入到第一杂质区130N与浮置扩散(FD)区之间的区域中。因此，能够形成用于将第一杂质区130N与浮置扩散(FD)区隔离的P型杂质区134。P型杂质区132和134可以形成为具有相同浓度，或者也可以形成为具有不同浓度。
在一些实现方式中，P型杂质区134可以以其它方式形成。例如，当形成P型杂质区132时，在以P型杂质区134的高度注入杂质之后，将N型杂质进一步注入到杂质注入所得结构中，以形成第一杂质区130N。
在一些实现方式中，P型杂质区132和134可以形成为延伸以与在后续工艺中将要形成的装置隔离结构120交叠。
可以通过例如将基板10的第一表面S1蚀刻至预定深度来形成装置隔离沟槽。之后，可以将绝缘材料掩埋在装置隔离沟槽中。通过这样做，形成了装置隔离结构120，该装置隔离结构120限定了其中形成晶体管RX、DX和SX的有源区(参见图2的110)以及其中形成单位像素PX1至PX4的像素区。装置隔离结构120可以包括浅沟槽隔离(STI)结构。
参照图5B和图6B，对浮置扩散(FD)区与装置隔离结构120之间的区域执行蚀刻。可以从基板的第一表面S1执行蚀刻至预定深度，从而形成第一沟槽114。
例如，当在平面图中观看时，第一沟槽114可以形成为围绕浮置扩散(FD)区。因此，第一沟槽114可以形成在浮置扩散(FD)区和浮置扩散(FD)区下方所形成的柱区域12周围。可以执行形成第一沟槽114的蚀刻至预定厚度。例如，执行蚀刻直到沟槽的底表面与P型杂质区134接触。在形成第一沟槽114之后，浮置扩散(FD)区和柱区域12可以从P型杂质区134突出。通过形成第一沟槽114，像素区在浮置扩散(FD)区的外围具有蚀刻区。
参照图5C和图6C，通过蚀刻P型杂质区132和134的部分来形成第二沟槽116。要蚀刻的区域与第一杂质区130N不交叠。P型杂质区132和134的其余部分分别形成第二杂质区130P1和第三杂质区130P2。
第二沟槽116具有位于与第一杂质区130N的底表面基本相同的水平处的底表面。第二沟槽116和第一杂质区130N可以彼此间隔开预定距离。P型杂质区130P1可以形成在第二沟槽116和第一杂质区130N之间。第一杂质区130N的顶表面和侧表面被各自具有预定厚度的P型杂质区130P1和130P2围绕。
参照图5D和图6D，可以在第一沟槽114和第二沟槽116的底表面和侧表面处形成栅极绝缘膜144。
例如，可以按照第一沟槽114和第二沟槽116的侧表面和底表面能够被氧化的方式对第一沟槽114和第二沟槽116进行退火，从而形成氧化膜。另选地，通过沉积工艺，可以在第一沟槽114和第二沟槽116的侧表面和底表面上沉积绝缘膜，从而形成栅极绝缘膜114。
参照图5E和图6E，可以在栅极绝缘膜114上方形成栅极142，以填充或掩埋第一沟槽114和第二沟槽116。
例如，在栅极绝缘膜114上方形成栅极材料以填充或掩埋第一沟槽114和第二沟槽116之后，可以使栅极材料平坦化以暴露浮置扩散(FD)区，从而形成栅极142。
栅极142可以包括含硅半导体材料(例如，多晶硅)或金属材料。
随后，可以蚀刻基板10的第二表面S2并使其平坦化，直到栅极142暴露于外部。
之后，可以在基板10的第二表面S2上方形成滤色器层和微透镜。
从以上描述显而易见的是，基于所公开技术的一些实施方式的图像感测装置可以形成具有围绕光电转换元件、柱区域12和浮置扩散(FD)区的形状的传输栅极。传输栅极可以具有沿着两个不同方向延伸的两个部分。由于传输栅极形成为沿着光电转换元件的顶表面和侧表面围绕光电转换元件，所以从光电转换元件到浮置扩散(FD)区的传输(Tx)能力能够增加，这使得滞后特性得到改善。
基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置能够通过提高传输(Tx)能力来降低需要施加到传输栅极的电压的幅值。由此，基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置能够减少由高电压引起的噪声，并且还能够减少电位袋问题(例如，暗环境中像素之间的不均匀性)。
基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置能够通过在暗环境中向传输栅极施加负电压，在传输栅极的栅极绝缘膜上累积更多空穴。由此，基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置能够防止从硅界面生成的不期望电子流入光电转换元件中，从而改善暗特性。
单独实施方式的上下文中的在该专利文件中所描述的特定特征也能够在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也能够在多个实施方式中分别实现或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管以上可以将特征描述为以特定组合起作用并且甚至最初如此宣称，但是在某些情况下，可以从组合中去除所要求保护的组合中的一个或更多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。仅描述了一些实现方式和示例，并且基于该专利文件中所描述和所例示的内容可以做出其它实现、增强和变型。
相关申请的交叉引用
本专利文件要求于2019年7月29日提交的韩国专利申请No.10-2019-0091650的优先权及权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于本文中。

Claims (19)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
光电转换元件，该光电转换元件被设置在基板中，并被配置为响应于入射光而生成光电荷；
浮置扩散FD区，该浮置扩散FD区被设置在所述光电转换元件上方并且被配置为存储由所述光电转换元件生成的所述光电荷；以及
传输栅极，该传输栅极被配置为响应于传输信号而将所述光电转换元件生成的所述光电荷传输到所述浮置扩散FD区，
其中，所述传输栅极包括：
水平栅极，该水平栅极被设置在所述光电转换元件上方；以及
垂直栅极，该垂直栅极被设置在所述光电转换元件的侧部，以围绕所述光电转换元件，
其中，所述水平栅极包括通孔，并且所述浮置扩散FD区设置在所述通孔中。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换元件包括：
第一杂质区，该第一杂质区包含第一类型杂质；以及
第二杂质区，该第二杂质区被插置在所述传输栅极与所述第一杂质区之间并且包含与所述第一类型杂质不同的第二类型杂质。
3.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中，所述第一杂质区的杂质掺杂浓度随着靠近所述浮置扩散FD区而增加。
4.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中，
所述第一杂质区包括N型杂质区，并且所述第二杂质区包括P型杂质区。
5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述水平栅极位于所述浮置扩散FD区的侧部以围绕所述浮置扩散FD区。
6.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换元件、所述浮置扩散FD区和所述传输栅极被设置在像素区中，并且所述浮置扩散FD区被设置在所述像素区的中央区域中。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述垂直栅极具有屏障形状并且联接到所述水平栅极。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述垂直栅极被设置为穿过所述基板。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述传输栅极被配置为覆盖所述光电转换元件的顶表面和侧表面。
10.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述传输栅极沿着与所述基板的表面垂直的方向设置并且被配置为围绕所述光电转换元件的整个侧表面。
11.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述传输栅极的顶表面和所述浮置扩散FD区的顶表面位于相同水平处。
12.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
光电转换元件，该光电转换元件被设置在基板中；
浮置扩散FD区，该浮置扩散FD区被设置在所述基板中的所述光电转换元件上方；
柱区域，所述柱区域设置在所述基板中的所述光电转换元件与所述浮置扩散FD区之间；以及
传输栅极，该传输栅极被设置为围绕所述光电转换元件的顶表面和侧表面并且围绕所述浮置扩散FD区的侧表面和所述柱区域的侧表面，所述传输栅极被配置为响应于传输信号而通过所述柱区域将所述光电转换元件生成的光电荷传输到所述浮置扩散FD区。
13.根据权利要求12所述的图像感测装置，其中，所述传输栅极包括：
水平栅极，该水平栅极被设置在所述光电转换元件上方以围绕所述浮置扩散FD区和所述柱区域；以及
垂直栅极，该垂直栅极联接至所述水平栅极并且被设置在所述光电转换元件的侧部，该垂直栅极被配置为围绕所述光电转换元件。
14.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述水平栅极包括以带形状形成的平板结构，并且在所述水平栅极的中央区域形成有通孔。
15.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中，所述浮置扩散FD区位于所述通孔中。
16.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述垂直栅极具有穿过所述基板的屏障形状。
17.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述水平栅极和所述垂直栅极被设置在所述基板中。
18.根据权利要求12所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括形成在所述基板的第一表面上的滤色器层，所述第一表面与所述基板的第二表面相对，所述基板的所述第二表面与所述浮置扩散FD区接触。
19.根据权利要求18所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括微透镜，所述微透镜形成在所述滤色器层上并且被配置为使入射光聚焦。
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