CN114078896B - 具有穿硅鳍片转移门的图像传感器 - Google Patents

具有穿硅鳍片转移门的图像传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN114078896B
CN114078896B CN202110922929.XA CN202110922929A CN114078896B CN 114078896 B CN114078896 B CN 114078896B CN 202110922929 A CN202110922929 A CN 202110922929A CN 114078896 B CN114078896 B CN 114078896B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photodiode
semiconductor material
region
transfer
transfer gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110922929.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114078896A (zh
Inventor
王勤
陈刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omnivision Technologies Inc
Original Assignee
Omnivision Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omnivision Technologies Inc filed Critical Omnivision Technologies Inc
Publication of CN114078896A publication Critical patent/CN114078896A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114078896B publication Critical patent/CN114078896B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H01L27/14614—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor having a special gate structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H01L27/14616—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor characterised by the channel of the transistor, e.g. channel having a doping gradient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/14612—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements involving a transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14641—Electronic components shared by two or more pixel-elements, e.g. one amplifier shared by two pixel elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本申请案涉及一种具有穿硅鳍片转移门的图像传感器。一种装置，其包含光电二极管、浮动扩散区、转移门及沟道区。所述光电二极管经安置在半导体材料中。所述光电二极管经耦合以响应于入射光而生成电荷。所述光电二极管在所述半导体材料中的所述光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布。所述浮动扩散区经安置在所述半导体材料中。所述转移门经安置在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，其中所述转移门包含多个鳍片结构。与所述转移门相关联的所述沟道区靠近所述转移门位于所述半导体材料中。所述转移门经耦合以响应于经耦合以由所述转移门接收的转移信号而通过所述沟道区将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区。

Description

具有穿硅鳍片转移门的图像传感器
技术领域
本公开大体上涉及图像传感器，特定来说，涉及具有包含转移门的像素的图像传感器。
背景技术
图像传感器可用于各种装置，包含相机、传感器及消费电子产品。典型的图像传感器如下操作。来自外部场景的图像光入射在图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分。图像传感器中包含的光敏元件，例如光电二极管，在吸收图像光之后各自生成图像电荷。经生成图像电荷的量与图像光的强度成比例。经生成图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。图像传感器可包含具有控制何时传输光电二极管中的电荷的转移门的像素。
随着图像传感器及作为感测阵列的部分的个别成像像素的大小不断减小，更高效地捕获照射感测阵列的入射光是很重要的。因此，更高效地捕获入射光有助于维持或改善由大小不断减小的感测阵列捕获的电子图像的质量。例如，可通过减少图像滞后来改善电子图像的质量。图像滞后可能由像素的光电二极管区中尚未暴露于先前捕获的图像移除的(若干)电荷所引起，从而使图像质量降级。因此，需要减少光电二极管中的图像滞后以改善感测阵列的图像质量。
发明内容
本公开的一个实施例提供一种装置，其包括：光电二极管，其经安置在半导体材料中，其中所述光电二极管经耦合以响应于入射光而生成电荷，其中所述光电二极管在所述半导体材料中的所述光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布的光电二极管区；浮动扩散区，其经安置在所述半导体材料中；转移门，其经安置在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，其中所述转移门包含多个鳍片结构；及沟道区，其与所述转移门相关联，所述沟道区靠近所述转移门安置在所述半导体材料中，其中所述转移门经耦合以响应于经耦合以由所述转移门接收的转移信号而通过所述沟道区将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区。
本公开的另一实施例提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含布置成多个行及多个列的多个像素，其中所述像素中的每一者包含：光电二极管，其经安置在半导体材料中，其中所述光电二极管经耦合以响应于入射光而生成电荷，其中所述光电二极管在所述半导体材料中的所述光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布的光电二极管区；浮动扩散区，其经安置在所述半导体材料中；转移门，其经安置在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，其中所述转移门包含多个鳍片结构；沟道区，其靠近所述转移门安置在所述半导体材料中，其中所述转移门经耦合以响应于经耦合以由所述转移门接收的转移信号而通过所述沟道区将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区；控制电路系统，其经耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路系统，其经耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性及非详尽性实施例，其中除非另有指定，否则贯穿各个视图类似参考数字是指类似部件。
图1说明根据本发明的教示的实例装置的俯视图。
图2说明根据本发明的教示的装置的实例横截面图。
图3说明根据本发明的教示的装置的另一实例横截面图。
图4说明根据本发明的教示的装置的又一实例横截面图。
图5说明根据本发明的教示的装置的再一实例横截面图。
图6说明根据本发明的教示的装置的光电二极管的实例掺杂的曲线图。
图7是说明根据本发明的教示的具有像素阵列的成像系统的一个实例的图。
贯穿附图的若干视图，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将明白，附图中的元件是为了简单及清楚而说明且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被扩大以帮助改善对本发明的各种实施例的理解。而且，通常未描绘商业上可行的实施例中有用或必需的常见但易于理解的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的更清晰观察。
具体实施方式
本文中公开涉及图像传感器及装置以及用于制造图像传感器的方法的实例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在没有所述特定细节中的一或多者的情况下或利用其它方法、组件、材料等实践。在其它例子中，未详细地展示或描述众所周知的结构、材料或操作以便避免模糊某些方面。
贯穿本说明书对“一个实例”或“一个实施例”的引用意指结合实例所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”不一定全部指同一实例。此外，可在一或多个实例中以任何合适方式组合特定特征、结构或特性。
术语半导体材料可指用于形成半导体衬底的半导体，例如硅、硅-锗、锗、砷化镓及其组合。术语半导体衬底可指由一或多个半导体形成、经受在半导体衬底的半导体材料中形成区及/或结的先前工艺步骤的衬底。半导体衬底还可包含各种特征，例如掺杂及非掺杂半导体、硅外延层及形成在衬底上的其它半导体结构。
贯穿本说明书，使用若干技术术语。这些术语将具有其在其所属领域中的普通含义，除非本文中明确地定义或其使用背景将另有清楚地指示。应注意，贯穿本文献，元素名称及符号可互换地使用(例如，Si对比硅)；然而，两者具有相同含义。
图像传感器可包含形成在半导体衬底的半导体材料中的许多个别像素，每一像素可包含光电二极管。当入射光在积分周期或曝光时间期间进入光电二极管时，每一光电二极管光生一或多个电荷。电荷通过沟道区转移到漏极扩散区。漏极可为浮动漏极，通常称为浮动扩散区。沟道区允许(若干)电荷基于转移门的电压转移到浮动扩散区。转移门的电压由控制器控制。转移门的形状及位置以及组件的掺杂分布影响沟道区可以其将电荷从光电二极管传递到浮动扩散区的速度及电阻。转移到浮动扩散区的电荷后续由控制器读出。
如将论述，本文中所公开的实例图像传感器及像素具有在读出由光电二极管生成的电荷的速度及准确度方面改善像素性能的架构。在一个实例中，转移门包含沿着转移门的沟道宽度方向形成的鳍片状结构，从而增加与形成在光电二极管与浮动扩散区之间的相应转移门相关联的沟道区的有效沟道宽度。这提供高转移电流，从而允许电荷直接从光电二极管到浮动扩散区的高速行进。此外，在一个实施例中，鳍片状结构延伸穿过半导体材料中的整个光电二极管，从而允许光电二极管包含在光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布而非梯度分布的光电二极管区，这可降低钉扎电压Vpin的电势电平(当复位(例如全空)时光电二极管的电势电压)，从而移除光电二极管区内的移除导致不完整的电荷转移的深能量陷阱，而不影响光电二极管的全阱容量(FWC)。因而，可改善图像滞后问题，由此提高图像传感器的性能。
图1说明根据本发明的教示的实例装置100的俯视图。在实施例中，装置100可为图像传感器，例如CMOS图像传感器装置。在实施例中，装置100可为图像传感器的部分，例如像素单元。装置100可经形成在半导体材料(例如硅)中且可包含隔离层110、光电二极管120、转移门130及浮动扩散区140。半导体材料用于形成半导体衬底或晶片。图1说明四共享像素布局，其中像素单元中的四个光电二极管通过相应转移门130耦合到浮动扩散区140且各自通过相应转移门130将光生电荷转移到浮动扩散区140。应明白，所描述的发明可适用于具有一个光电二极管的像素单元(单像素单元)，以及其它共享像素布局，包含二共享像素布局、六共享像素布局或八共享像素布局。
隔离层110可环绕光电二极管120中的每一者且将光电二极管120与装置100的邻近光电二极管及其它组件(例如，像素晶体管)电隔离。隔离层110可由具有与光电二极管的导电类型相反的导电类型且具有与半导体材料相同的导电类型的植入隔离阱形成。在实施例中，环绕光电二极管120的隔离层110的部分可通过深沟槽隔离或P型掺杂植入来形成。如下文进一步详细描述，隔离层110可包含形成在光电二极管120上方及/或下方的部分。
光电二极管120包含由N型掺杂区形成在半导体材料(例如，P型掺杂半导体材料)中的光电二极管区。每一光电二极管120的光电二极管区可通过例如磷、砷的N型掺杂剂的离子植入来形成，其中对于不同植入深度具有相同剂量及数目的植入能量以在半导体材料中形成具有均匀掺杂分布的光电二极管120。光电二极管120具有与半导体材料的导电类型相反的导电类型。光电二极管120可以使得入射光致使光电二极管120例如通过光电二极管区中的光吸收来光生及积累一或多个电荷的方式布置在半导体材料中。
在一些实施例中，光电二极管120中的每一者呈钉扎光电二极管的形式。例如，光电二极管120中的每一者是使用p型半导体材料、植入到p型半导体材料中的n型掺杂区及在半导体材料的表面与n型掺杂区之间(例如，重P型掺杂)植入到半导体材料中的钉扎层构造的p-n-p钉扎光电二极管。这个钉扎层充当p-n-p光电二极管中的“钉”。
转移门130可包含安置在半导体材料的第一表面(例如，前表面)上的平面栅极及安置在半导体材料中的穿半导体垂直栅极。转移门130中的每一者可由例如多晶硅材料、金属材料或适合形成栅极电极的其它材料的导电材料形成。在所说明实施例中，转移门130中的每一者可包含帽盖部分132(平面栅极部分)及鳍片结构或穿半导体鳍片结构(垂直栅极部分)135。在图1中所展示的实例实施例中，转移门130中的每一者包含帽盖部分132及两个穿半导体鳍片结构135。帽盖部分132经形成在半导体材料的第一表面(例如，前表面)上。鳍片结构135中的每一者从帽盖部分132朝向与第一表面相对的第二表面延伸到半导体材料中达一定深度。在一些实施例中，每一鳍片结构延伸到半导体材料中的深度大于或深于相应光电二极管120的所植入光电二极管区，但小于半导体材料的厚度(例如，2μm到6μm)。在实施例中，每一鳍片结构可经形成以从第一表面延伸且完全穿过半导体材料。帽盖部分132电连接到转移门130的鳍片结构135，且鳍片结构135并联地电连接。转移门130的鳍片结构135从相应光电二极管120进一步横向地延伸(在沟道长度方向上)到浮动扩散区140，即，沿着相应转移门130的沟道方向延伸。在实施例中，每一鳍片结构135的长度Lfin(沿着转移门130的沟道方向)小于帽盖部分132的长度Lc(沿着转移门130的沟道方向)。应明白，转移门130可包含任何数目个鳍片结构135。鳍片结构135从光电二极管120中的一者延伸到浮动扩散区140。帽盖部分132连接转移门130中的鳍片结构135。
所属领域的技术人员应明白，转移门130的沟道长度方向是指光生电荷流动的方向，例如，沿着从光电二极管120到浮动扩散区140的方向(e-的方向)，转移门130的沟道宽度方向是指横跨转移门的方向，例如，沿着跨光电二极管120的光电二极管区的方向。
浮动扩散区140可由具有与光电二极管120的光电二极管区相同的导电类型的掺杂区(例如，N型掺杂区)形成在半导体材料中。浮动扩散区140可通过例如磷、砷的N型掺杂剂的离子植入来形成。浮动扩散区140可经连接到多个转移门130(在这个实例实施例是四个)，因此可称为共享浮动扩散区。浮动扩散区140可为浮动漏极。在装置100的电荷转移操作期间，浮动扩散区140可经由转移门130从多个光电二极管120收集电荷。
在操作中，图像电荷响应于例如通过半导体材料的第二表面(例如，背侧表面)入射在光电二极管120上的光而积累在光电二极管120的相应光电二极管区中。转移门130中的每一者进行操作以响应于转移信号而将积累在每一相应光电二极管120中的图像电荷转移到浮动扩散区140以供后续读出信号。
在替代实施例中，隔离层110可由N型掺杂区形成且光电二极管120及浮动扩散区140可由P型掺杂区形成在N型掺杂半导体材料中。
图2说明根据本发明的教示的装置100的实例横截面图。图2说明沿着图1中的线I-I'的实例横截面。图2中所展示的横截面图说明半导体材料260，其中其它区可通过掺杂或蚀刻及沉积来形成。半导体材料260包含隔离层210、转移门230及栅极氧化物层250。隔离层210可为隔离层110的部分且在邻近光电二极管120之间提供电及/或光学隔离。隔离层210经安置在穿半导体鳍片结构的任一侧上且在转移门230下方。在实施例中，转移门230可为转移门130，且穿半导体鳍片结构235中的每一者是穿半导体鳍片结构135的部分。
转移门230包含靠近半导体材料260安置的帽盖部分232(转移门230的平面栅极部分)，及穿半导体鳍片结构235(转移门230的垂直栅极部分)。每一穿半导体鳍片结构235从帽盖部分232延伸到半导体材料260中且穿过半导体材料260。
栅极氧化物层250经安置在半导体材料260上且在转移门230与半导体材料260之间。栅极氧化物层250可通过热氧化或氧化物沉积来形成。在一个实施例中，栅极氧化物层250可通过热氧化工艺以适当厚度在形成转移门230之前生长在半导体材料的表面(例如，前表面)上。在一个实施例中，栅极氧化物层250的厚度的范围可在到/> 之间。栅极氧化物层250紧挨着帽盖部分232的下侧并置，且紧挨着穿半导体鳍片结构235并置。栅极氧化物层250可由例如二氧化硅的氧化物形成。
每一穿半导体鳍片结构235具有沿着转移门230的沟道宽度方向(沿着指示为e-的箭头)形成的长度Lfin以增加与转移门230相关联的有效沟道宽度。在一个实例中，两个垂直沟槽经形成在半导体材料260中，且所述垂直沟槽从半导体材料260的半导体材料表面(例如，前表面)延伸。栅极氧化物层250经形成，例如经沉积在垂直沟槽中或经生长在垂直沟槽内且与垂直沟槽的侧壁共形。穿半导体鳍片结构235经安置到垂直沟槽中。在实施例中，鳍片结构235彼此平行地形成。穿半导体鳍片结构235之间的间距234的范围可在0.05μm到0.5μm之间。
转移门230通过栅极氧化物层250电隔离使得积累在转移门230上的电荷不会流动到装置100的其余部分，且同样地，装置100的其余部分中的电荷也不会流动到转移门230。
在一个实施例中，钝化层可靠近每一穿半导体鳍片结构235安置并环绕每一穿半导体鳍片结构235且在半导体材料260中的穿半导体鳍片结构235下面。在实施例中，穿半导体鳍片结构235之间的半导体材料区可包含具有与光电二极管120相同的导电类型的轻掺杂区以提供用于使过量电荷从光电二极管120流动到浮动扩散区140以例如在装置100的积分期间防止相应光电二极管120饱和的溢出路径。在实施例中，穿半导体鳍片结构235中的每一者的延伸深度穿过相应光电二极管120的光电二极管区(例如，n型掺杂区)以在接收偏置电压(例如，转移信号)时在半导体材料中建立电场，从而在表面区中及半导体材料深处促进相应光电二极管120与浮动扩散区140之间的电荷转移，缩短转移路径且改善图像滞后。
应明白，与转移门230相关联的有效沟道宽度是帽盖部分232的宽度Wcap及穿半导体鳍片结构235的周长(例如，每一穿半导体鳍片结构235的底部部分的宽度Wfin及每一穿半导体鳍片结构235的边长Dfin)的组合。在一些实施例中，穿半导体鳍片结构235中的每一者延伸到半导体材料260中的深度基本上相同。在一些实施例中，鳍片结构235中的每一者延伸到半导体材料260中的深度可不同，例如一个鳍片结构可比另一鳍片结构短。在一些实施例中，鳍片结构235的宽度(例如，鳍片结构235沿着帽盖部分232的宽度的长度)在整个深度上是恒定的。重申一下，鳍片结构235的宽度从鳍片结构235的顶部到底部是相同的。
当施加到转移门230的偏置电压增加，例如大于转移门230的阈值电压时，可在光电二极管120与浮动扩散区140之间形成沟道区。沟道区可靠近转移门230形成在半导体材料区中，例如，平面沟道区形成在转移门230的帽盖部分232下面，经耦合到沿着每一垂直定向的穿半导体鳍片结构235形成的垂直沟道区，从而允许电荷从光电二极管120传递到浮动扩散区140。转移门230在接收到偏置电压之后生成高传导电流，从而促进光生电荷转移。光生电荷中的大部分(大多数)将传递通过形成在穿半导体鳍片结构235之间的沟道区，到浮动扩散区140，然而，电荷的一部分也将沿着穿半导体鳍片结构235的外侧传递通过隔离层210。
如下文将更详细地解释，施加到转移门230的电压由控制器控制。例如，来自控制器的转移信号可改变或调谐转移门230处接收的电压。转移门230耦合到帽盖部分232及穿半导体鳍片结构235下面的平面沟道，以及在穿半导体鳍片结构235周围并在鳍片结构235之间的垂直沟道以响应于由转移门230接收的转移信号而通过沟道将电荷从光电二极管120转移到浮动扩散区140。
图3说明根据本发明的教示的装置100的替代实例横截面图。图3可说明在与图1类似的实施例中的沿着线I-I'的实例横截面，但具有延伸穿过半导体材料360的三个鳍片结构135以进一步增加与转移门130相关联的有效沟道宽度。图3中所展示的横截面图说明包含隔离层310、转移门330结构、栅极氧化物层350的半导体材料360。隔离层310可为隔离层110的部分且在邻近光电二极管120之间提供电及/或光学隔离。隔离层310经安置在半导体材料360的任一侧上且在转移门330下面。
转移门330包含靠近半导体材料360安置的帽盖部分(平面栅极部分)332及三个穿半导体鳍片结构(垂直栅极部分)335，在所述穿半导体鳍片结构335之间具有适当间距。每一穿半导体鳍片结构335从帽盖部分332延伸到半导体材料360中且穿过半导体材料360。鳍片结构335中的每一者通过半导体材料360与邻近穿半导体鳍片结构335分开。通过使每一穿半导体鳍片结构335在半导体材料深度方向上延伸到半导体材料360中且到相应光电二极管120的光电二极管区中可缩短光电二极管120与浮动扩散区140之间的转移路径，提供更好的泄漏控制。在实施例中，转移门330可为转移门130，且穿半导体鳍片结构335中的每一者是穿半导体鳍片结构135的部分。
在一些实施例中，穿半导体鳍片结构335中的每一者以基本上相同的深度延伸到半导体材料360中。在一些实施例中，穿半导体鳍片结构335中的每一者以不同深度延伸到半导体材料360中。由于穿半导体鳍片结构335中的每一者延伸到相应光电二极管120的光电二极管区中，从而允许相应光电二极管120经配置有穿过半导体材料360的均匀掺杂分布，因此相应光电二极管120的较低钉扎电压Vpin进一步改善电荷转移效率。
半导体材料360、隔离层310、转移门330及栅极氧化物层350可具有与半导体材料260、隔离层210、转移门230及栅极氧化物层250相同的材料性质且类似地定位，区别仅在于转移门330包含三个鳍片结构335而不是两个。额外穿半导体鳍片结构335的包含可减小使电荷通过沟道区从光电二极管120流动到浮动扩散区140的电阻。然而，额外鳍片结构可能占用更多空间。可使用其间具有适当间距的任何数目个穿半导体鳍片结构335。
图4说明根据本发明的教示的装置100的实例横截面图。图4说明沿着图1中的线II-II'的实例横截面。图4中所展示的横截面图说明半导体材料260、钉扎层410、光电二极管120的光电二极管区420、转移门230、栅极氧化物层250及隔离层470。在实施例中，转移门230可为转移门130，其中穿半导体鳍片结构235中的每一者是穿半导体鳍片结构135的部分且包含延伸到相应光电二极管120的光电二极管区420中的部分。
钉扎层410靠近半导体材料260的前表面安置在半导体材料260中。钉扎层410经形成在半导体材料260的前表面与光电二极管区420之间。钉扎层410起到提供表面钝化以减少暗电流及白色像素的作用。在实施例中，钉扎层410电耦合到图1的隔离层110。在实施例中，钉扎层410接地。在图4的横截面中，隔离层470经安置在光电二极管120的光电二极管区420及浮动扩散区140(图4中未展示)下方。隔离层470可为图1的隔离层110的部分且接地。在实施例中，隔离层470可进一步包含植入在转移门230下面且环绕穿半导体鳍片结构235的部分。
转移门230包含帽盖部分232及从帽盖部分232延伸到半导体材料260及光电二极管区420中且穿过半导体材料260及光电二极管区420的多个穿半导体鳍片结构235，其中穿半导体鳍片结构235的部分延伸到半导体材料中且穿半导体鳍片结构235的部分延伸到光电二极管区420中。在半导体材料260中延伸的鳍片结构235的部分的穿半导体鳍片结构235的说明请参见图2。转移门230通过栅极氧化物层250电隔离。转移门230的穿半导体鳍片结构235延伸到光电二极管120的光电二极管区420中且穿过光电二极管120的光电二极管区420。因而，在接收偏置电压之后由穿半导体鳍片结构235形成的垂直沟道区延伸到光电二极管120的光电二极管区420中且穿过光电二极管120的光电二极管区420。换句话说，沟道区的一部分经形成在光电二极管120的光电二极管区420内，从而通过在光电二极管120的光电二极管区420与半导体材料260内的浮动扩散区140之间提供大转移电流及横向转移路径来促进电荷转移。鳍片结构235延伸到光电二极管区420中通过缩短电荷转移路径且减少将电荷从光电二极管120的光电二极管区420转移到浮动扩散区140的时间来提供优点。另外，光电二极管120的光电二极管区420可经植入且经形成有均匀分布的掺杂剂剂量的半导体材料260，从而降低光电二极管120的钉扎电压Vpin，由此消除俘获光生电荷的深能量陷阱且进一步改善图像滞后问题。
因此，很少电荷将沿着帽盖部分232的基部移动。电荷中的绝大多数将在由鳍片结构形成的沟道区(例如，靠近穿半导体鳍片结构235的侧且不沿着帽盖部分232的沟道区)中行进。鳍片结构235延伸到半导体材料260中的深度比耦合到其的光电二极管120的光电二极管区420深。这提供高转移电流且允许电荷在光电二极管区420的任何深度处进入沟道区，从而减少电荷在到达沟道区之前必须在光电二极管区420内行进的距离。这减少电荷移动的延迟及电阻。
任选地，在一个实施例中，钝化层可在半导体材料260中靠近每一穿半导体鳍片结构235安置并环绕每一穿半导体鳍片结构235且位于穿半导体鳍片结构235下面。钝化层可经连接到隔离层470及钉扎层410。钝化层可电耦合到隔离层470及钉扎层410且接地。
半导体材料260、隔离层470、转移门230及栅极氧化物层250可具有与半导体材料260、隔离层210、转移门230及栅极氧化物层250相同的材料性质且类似地定位。
图5说明根据本发明的教示的装置100的实例横截面图。图5说明沿着图1中的线III-III'的实例横截面，即，沿着转移门230的沟道方向。图5中所展示的横截面图说明半导体材料260包含钉扎层410、光电二极管120的光电二极管区420、转移门230、浮动扩散区540、栅极氧化物层250及隔离层470。转移门230包含帽盖部分(平面栅极部分)232及从帽盖部分223延伸到半导体材料260中且穿过半导体材料260的穿半导体鳍片结构(垂直栅极部分)235。钉扎层410靠近半导体材料260的前表面安置在半导体材料中。转移门230通过栅极氧化物层250电隔离。在实施例中，隔离层470经形成在光电二极管120的光电二极管区420及浮动扩散区540下方且靠近半导体材料260的背侧表面。在实施例中，钉扎层410电连接到隔离层470。
浮动扩散区540可为浮动扩散区140或浮动扩散区140的部分。浮动扩散区540在半导体材料260中延伸到与光电二极管120的光电二极管区420及穿半导体鳍片结构235大致相同的深度。在实施例中，浮动扩散区540相对于半导体材料的半导体材料表面(例如，前表面)的结深度经配置为小于或等于光电二极管120的光电二极管区420的植入深度，且可基于特定像素性能要求来配置，例如转换增益、溢出特性。因此，光生电荷可直接沿着贯穿半导体材料形成的沟道区中的鳍片结构235从光电二极管区420横向地传递到浮动扩散区540。这个横向路径(例如，图5中的水平路径)允许用于光电二极管中的电荷的最短沟的道路径。这还允许整个光电二极管区420深度有效地用于使用高转移电流来转移光生电荷。光电二极管120的光电二极管区420在半导体材料260中的光电二极管区420的整个深度上具有均匀掺杂或均匀掺杂分布是有利的。转移门230经耦合以响应于经耦合以由转移门230接收的转移信号而通过沟道区将电荷从光电二极管区420转移到浮动扩散区540。
在实施例中，穿半导体鳍片结构235中的每一者可接触浮动扩散区540。在一些实施例中，穿半导体鳍片结构235可经布置以横向地延伸到浮动扩散区540中。这提供减少将电荷转移到浮动扩散区540的电阻及时间的优点。
在一个实施例中，为了减少暗电流，钝化层580可在半导体材料260中靠近每一穿半导体鳍片结构235安置且环绕每一穿半导体鳍片结构235。钝化层580可经安置在每一穿半导体鳍片结构235与光电二极管120的光电二极管区420之间，且在每一穿半导体鳍片结构235与浮动扩散区540之间，从而在穿半导体鳍片结构235的侧壁上提供钝化。钝化层580可经连接到隔离层470及钉扎层410。钝化层580可电耦合到隔离层470及钉扎层410且接地。
图6说明根据本发明的教示的装置的光电二极管的实例掺杂的曲线图。如所说明，光电二极管120的光电二极管区420可在半导体材料(例如，硅)中的光电二极管区420的整个深度上具有一致或均匀掺杂，其中随着半导体材料从光电二极管120的光电二极管区420过渡到隔离层470，掺杂急剧下降。在不包含顶部及底部深度处的过渡区的情况下，掺杂浓度基本上均匀。基本上均匀的掺杂意指在横向及深度方向上跨光电二极管区420的掺杂浓度与平均掺杂浓度的差异不超过50％、40％、30％、20％、10％或5％。在一个实施例中，跨光电二极管区420的掺杂浓度变动不超过10％。重申一下，顶部与底部过渡区之间的深度的大部分具有大体上均匀的掺杂浓度。
在半导体材料表面附近具有电荷转移(例如具有平面转移门)的典型像素设计中，光电二极管经设计及植入有梯度掺杂分布，其中剂量在半导体材料表面附近较高且随着半导体材料中的植入深度增加而逐渐减小以获得所要全阱电容，且还具有低电势电平以促进来自光电二极管的最深区的光生电荷朝向半导体材料表面移动且通过相应转移门的沟道区转移到浮动扩散区。然而，不均匀的掺杂分布往往导致形成具有较高剂量的能量陷阱，从而导致较高钉扎电压Vpin并致使在光电二极管区内的电荷行进路径中形成俘获电荷的较深能量陷阱，由此导致不充分的转移。
因此，在穿半导体垂直栅极或穿半导体鳍片结构延伸穿过光电二极管120的光电二极管区420的情况下，光电二极管区420可经形成为在光电二极管的光电二极管区420的整个所形成深度上具有基本上均匀的掺杂分布(例如，以均匀剂量植入，从而提供均匀分布的掺杂浓度)，从而产生与光电二极管120相关联的低电平的钉扎电压Vpin。因而，与高钉扎电压Vpin相关联的深能量陷阱可在光电二极管120的光电二极管区420内被移除且防止不充分的电荷转移，同时维持光电二极管120的全阱容量，因为无需调谐经植入光电二极管区420的剂量或减少光电二极管区420的体积来补偿低钉扎电压Vpin。
图7是说明根据本发明的教示的具有像素阵列705的成像系统700的一个实例的图。如所描绘实例中所展示，成像系统700包含耦合到控制电路系统735及读出电路系统715的像素阵列705，所述读出电路系统715经耦合到功能逻辑725。
像素阵列705是像素707(例如，像素P1、P2···、Pn)的二维(“2D”)阵列。在一个实施例中，每一像素是互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像像素。应注意，图7的像素阵列705中的每一像素707可包含一或多个光电二极管、转移门及浮动扩散区，如上文在图1到5中的实施例中所论述，且下文所引用的类似命名及编号的元件与上文所描述的元件类似地耦合及起作用。像素阵列705可被实施为前照式图像传感器阵列或背照式图像传感器阵列。在一个实施例中，像素阵列705包含像素阵列，例如图1中所描绘的像素。像素阵列705包含多个像素707。如所说明，每一像素707经布置成行(例如，行R1到Ry)及列(例如，列C1到Cx)以采集人、地点或物体的图像数据，接着可使用所述图像数据来显现人、地点或物体的2D图像。
在一个实施例中，在每一像素707已采集其图像数据或图像电荷之后，由读出电路系统715读出图像数据且将所述图像数据转移到功能逻辑725。读出电路系统715可包含放大电路系统，例如差分放大器电路系统、模/数(“ADC”)转换电路系统或其它电路系统。
功能逻辑725可包含用于存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它方式)来操纵图像数据的逻辑及存储器。在一个实例中，读出电路系统715可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所说明)或可使用多种其它技术(未说明)来读出图像数据，例如同时对所有像素进行串行读出或全并行读出。
控制电路系统735经耦合到像素阵列705。控制电路系统735可包含用于控制像素阵列705的操作特性的逻辑及存储器。例如，控制电路系统735可生成用于控制图像采集的快门信号。在一个实施例中，快门信号是用于同时使像素阵列705内的所有像素707能够在单个采集窗口期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在替代实施例中，快门信号是滚动快门信号，借此在连续采集窗口期间循序地启用每一行、每一列或每一群组像素。
控制电路系统735可生成转移信号且将转移信号传输到图1中所描绘的转移门130以便创建用于使电荷从相应光电二极管120传递到所耦合浮动扩散区140的沟道。浮动扩散区140处接收的光生电荷可由读出电路系统715读出。在一个实例中，浮动扩散区140处接收的电荷可由放大器或具有由读出电路系统715读取的输出的其它组件放大或缓冲。因此，控制电路系统735及读出电路系统715一起用作控制器以将转移信号传输到转移门且读出经转移电荷。
如通过图像传感器的以上描述可明白，在光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布且在转移门中具有鳍片结构的情况下，装置的性能在读出由光电二极管生成的电荷的速度及准确度两者方面得到改善。
本发明的所说明实例的以上描述，包含摘要中所描述的内容并不意在是详尽性的或限于所公开的精确形式。虽然本文中出于说明性目的而描述本发明的特定实施例及实例，但在不背离本发明的更广泛精神及范围的情况下，各种等效修改是可能的。实际上，应明白，特定实例尺寸、电压、电流、频率、功率范围值、时间等是出于解释目的而提供且还可在根据本公开的教示的其它实施例及实例中采用其它值。
鉴于以上详细描述，可对本发明的实例进行这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书及权利要求书中所公开的特定实施例。相反，范围将完全由所附权利要求书确定，所附权利要求书应根据权利要求解释的既定原则来解释。本说明书及附图因此被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (21)

1.一种装置，其包括：
光电二极管，其经安置在半导体材料中，其中所述光电二极管经耦合以响应于入射光而生成电荷，其中所述光电二极管在所述半导体材料中的所述光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布的光电二极管区；
浮动扩散区，其经安置在所述半导体材料中；
转移门，其经安置在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，其中所述转移门包含多个鳍片结构；及
沟道区，其与所述转移门相关联，所述沟道区靠近所述转移门安置在所述半导体材料中，其中所述转移门经耦合以响应于经耦合以由所述转移门接收的转移信号而通过所述沟道区将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述转移门包含靠近所述半导体材料的前表面安置的帽盖部分，其中所述多个鳍片结构从所述帽盖部分延伸到所述半导体材料中且穿过所述半导体材料，其中当所述转移门接收偏置电压并导通时，所述电荷的一部分经耦合以通过沿着所述多个鳍片结构且不沿着所述帽盖部分安置的所述沟道区从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区。
3.根据权利要求2所述的装置，其进一步包括隔离层，所述隔离层经安置在所述光电二极管的所述光电二极管区下面。
4.根据权利要求2所述的装置，其中经耦合以通过沿着所述多个鳍片结构的所述沟道区从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区的所述电荷的所述部分是通过所述沟道区转移的所述电荷中的大多数。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个鳍片结构从所述转移门的帽盖部分延伸到所述光电二极管的所述光电二极管区中且延伸穿过所述光电二极管的所述光电二极管区；其中钝化层经安置在每一鳍片结构与所述光电二极管的所述光电二极管区之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述多个鳍片结构从靠近所述半导体材料的前表面安置的所述转移门的所述帽盖部分延伸到所述半导体材料的背侧表面，其中所述沟道区经安置在所述多个鳍片结构之间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述沟道区延伸到所述光电二极管中。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述浮动扩散区的结深度与所述光电二极管在所述半导体材料中的结深度基本上相同。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个鳍片结构在所述半导体材料中相对于所述半导体材料的前表面的深度大于所述半导体材料中的所述光电二极管的所述光电二极管区的深度。
10.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：
多个光电二极管，其经安置在所述半导体材料中，其中所述光电二极管是所述多个光电二极管中的一者；
多个转移门，其经安置在所述半导体材料中，其中所述转移门是所述多个转移门中的一者；
多个沟道区，其在所述半导体材料中，其中所述沟道区是所述多个沟道区中的一者，其中所述多个转移门中的每一者经耦合以响应于多个转移信号中的相应者而通过所述多个沟道区中的相应者将电荷从所述多个光电二极管中的相应者转移到所述浮动扩散区，其中所述转移信号是所述多个转移信号中的一者。
11.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其包含布置成多个行及多个列的多个像素，其中所述像素中的每一者包含：
光电二极管，其经安置在半导体材料中，其中所述光电二极管经耦合以响应于入射光而生成电荷，其中所述光电二极管在所述半导体材料中的所述光电二极管的整个深度上具有基本上均匀的掺杂分布的光电二极管区；
浮动扩散区，其经安置在所述半导体材料中；
转移门，其经安置在所述光电二极管与所述浮动扩散区之间，其中所述转移门包含多个鳍片结构；
沟道区，其靠近所述转移门安置在所述半导体材料中，其中所述转移门经耦合以响应于经耦合以由所述转移门接收的转移信号而通过所述沟道区将所述电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区；
控制电路系统，其经耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及
读出电路系统，其经耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。
12.根据权利要求11所述的成像系统，其进一步包括功能逻辑，所述功能逻辑经耦合到所述读出电路系统以存储来自所述多个像素中的每一者的所述图像数据。
13.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述转移门包含靠近所述半导体材料的前表面安置的帽盖部分，其中所述多个鳍片结构从所述帽盖部分延伸到所述半导体材料中且穿过所述半导体材料，其中所述电荷的一部分经耦合以通过沿着所述多个鳍片结构且不沿着所述帽盖部分安置的所述沟道区从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区。
14.根据权利要求13所述的成像系统，其中所述多个像素中的每一者进一步包括在所述光电二极管的所述光电二极管区下面的隔离层。
15.根据权利要求14所述的成像系统，其中经耦合以通过沿着所述多个鳍片结构的所述沟道区从所述光电二极管转移到所述浮动扩散区的所述电荷的所述部分是通过所述沟道区转移的所述电荷中的大多数。
16.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述多个鳍片结构从帽盖部分延伸到光电二极管的所述光电二极管区中且延伸穿过所述光电二极管的所述光电二极管区；其中钝化层经安置在每一鳍片结构与所述光电二极管的所述光电二极管区之间。
17.根据权利要求16所述的成像系统，其中所述多个鳍片结构从靠近所述半导体材料的前表面安置的所述转移门的所述帽盖部分延伸到所述半导体材料的背侧表面，其中所述沟道区经安置在所述多个鳍片结构之间。
18.根据权利要求17所述的成像系统，其中所述沟道区延伸到所述光电二极管的所述光电二极管区中且延伸穿过所述光电二极管的所述光电二极管区。
19.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述浮动扩散区距所述半导体材料的前表面的结深度与所述光电二极管在所述半导体材料中的结深度基本上相同。
20.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述多个鳍片结构在所述半导体材料中的深度大于所述半导体材料中的所述光电二极管的所述光电二极管区的所述深度。
21.根据权利要求11所述的成像系统，其中所述多个像素中的每一者进一步包括：
多个光电二极管，其经安置在所述半导体材料中，其中所述光电二极管是所述多个光电二极管中的一者；
多个转移门，其经安置在所述半导体材料中，其中所述转移门是所述多个转移门中的一者；
多个沟道区，其在所述半导体材料中，其中所述沟道区是所述多个沟道区中的一者，其中所述多个转移门中的每一者经耦合以响应于多个转移信号中的相应者而通过所述多个沟道区中的相应者将电荷从所述多个光电二极管中的相应者转移到所述浮动扩散区，其中所述转移信号是所述多个转移信号中的一者，
其中所述控制电路系统经耦合以传输所述多个转移信号。
CN202110922929.XA 2020-08-20 2021-08-12 具有穿硅鳍片转移门的图像传感器 Active CN114078896B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/998,815 US11658199B2 (en) 2020-08-20 2020-08-20 Image sensor with through silicon fin transfer gate
US16/998,815 2020-08-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114078896A CN114078896A (zh) 2022-02-22
CN114078896B true CN114078896B (zh) 2023-09-22

Family

ID=80271080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110922929.XA Active CN114078896B (zh) 2020-08-20 2021-08-12 具有穿硅鳍片转移门的图像传感器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11658199B2 (zh)
CN (1) CN114078896B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090068079A (ko) * 2007-12-22 2009-06-25 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2016021479A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
CN107180842A (zh) * 2011-03-11 2017-09-19 索尼公司 场效应晶体管及其制造方法、固态成像装置和电子设备
CN109686748A (zh) * 2017-10-18 2019-04-26 豪威科技股份有限公司 用于图像传感器的沟槽隔离
CN110164886A (zh) * 2019-04-28 2019-08-23 芯盟科技有限公司 图像传感器及其制作方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100630704B1 (ko) * 2004-10-20 2006-10-02 삼성전자주식회사 비평면 구조의 트랜지스터를 구비한 ｃｍｏｓ 이미지 센서및 그 제조 방법
KR20140111492A (ko) 2013-03-11 2014-09-19 삼성전자주식회사 반도체 장치
US9443900B2 (en) 2014-08-25 2016-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Pixel with multigate structure for charge storage or charge transfer
JP2017183636A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 固体撮像素子、センサ装置、および電子機器
US10121806B2 (en) * 2016-09-06 2018-11-06 Omnivision Technologies, Inc. Fill factor enhancement for image sensor
US10566361B2 (en) * 2016-12-14 2020-02-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Wide channel gate structure and method of forming

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090068079A (ko) * 2007-12-22 2009-06-25 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN107180842A (zh) * 2011-03-11 2017-09-19 索尼公司 场效应晶体管及其制造方法、固态成像装置和电子设备
JP2016021479A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 ソニー株式会社 固体撮像装置、製造方法、および電子機器
CN109686748A (zh) * 2017-10-18 2019-04-26 豪威科技股份有限公司 用于图像传感器的沟槽隔离
CN110164886A (zh) * 2019-04-28 2019-08-23 芯盟科技有限公司 图像传感器及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220059600A1 (en) 2022-02-24
US11658199B2 (en) 2023-05-23
CN114078896A (zh) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100537546B1 (ko) 고체 촬상장치 및 이를 이용한 카메라시스템
US9570507B2 (en) Entrenched transfer gate
US7385272B2 (en) Method and apparatus for removing electrons from CMOS sensor photodetectors
US9236407B2 (en) Image sensor
EP2282345A2 (en) Imaging sensor with transfer gate having multiple channel sub-regions
US20100118173A1 (en) Method and apparatus for controlling charge transfer in CMOS sensors with an implant by the transfer gate
US10741593B1 (en) Vertical transfer gate storage for a global shutter in an image sensor
US7964928B2 (en) Photodetector with an improved resolution
JPH0271532A (ja) 高ダイナミックレンジ電荷結合装置
US11189655B1 (en) Isolation structure for suppressing floating diffusion junction leakage in CMOS image sensor
CN102956657A (zh) 半导体装置及其制造方法、固体摄像装置及其制造方法以及电子单元
CN109411490B (zh) 用于减少暗电流的凸起电极
TW202203445A (zh) 增加有效通道寬度之電晶體
JP2009510777A (ja) 改善された収集のための光検出器及びｎ型層構造
US7635880B2 (en) Method and apparatus for proximate CMOS pixels
CN110459549B (zh) 具有低泄漏电流的图像传感器的浮动扩散部
US11695029B2 (en) Pixel formation method
TW202205651A (zh) 具有增加的有效通道寬度之電晶體
US11502120B2 (en) Negatively biased isolation structures for pixel devices
CN114078896B (zh) 具有穿硅鳍片转移门的图像传感器
US20220199663A1 (en) Saddle-gate source follower for imaging pixels
EP2075843B1 (en) Semiconductor detector for electromagnetic or particle radiation
CN114078895B (zh) 具有穿硅鳍片转移门的图像传感器
US11637138B2 (en) Tilted transfer gate for advanced CMOS image sensor
TW202329477A (zh) 垂直傳輸結構

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant