[发明专利]具有掠过栅极的集成电路图像传感器单元

说明书

本公开涉及具有掠过栅极的集成电路图像传感器单元。一种成像单元，包括耦合在光敏电荷节点和中间节点之间的掠过栅极晶体管，以及耦合在中间节点和感测节点之间的传输栅极晶体管。掠过栅极晶体管包括垂直栅极电极结构，该垂直栅极电极结构由延伸到衬底中的第一电容性深沟槽隔离和延伸到衬底中的第二电容性深沟槽隔离形成。掠过栅极晶体管的沟道位于第一和第二电容性深沟槽隔离之间。每个电容性深沟槽隔离由沟槽形成，该沟槽衬有绝缘衬垫并填充有导电或半导电材料。

技术领域

本公开涉及图像传感器，并且具体涉及包括掠过(skimming)栅极的图像传感器单元。

背景技术

参考图1，其示出了用于图像传感器的现有技术光敏单元10的电路图，图像传感器包括以行和列的矩阵布置的这种单元10的阵列。单元10包括光电二极管12，其具有连接到地的阳极和连接到节点14的阴极。传输栅极晶体管16具有连接到节点14的源极端子和连接到包括感测节点的节点18的漏极端子。传输栅极晶体管16的栅极由传输栅极控制信号TG驱动。单元10还包括复位晶体管20，其具有连接到电源电压节点Vdd的漏极端子和连接到节点18的源极端子。复位晶体管20的栅极由复位信号RST驱动。节点18连接到源极跟随器晶体管22的栅极，源极跟随器晶体管22具有连接到电源电压节点Vdd的漏极端子和连接到节点24的源极端子。读取晶体管28具有连接到节点24的漏极端子和连接到单元10的阵列的列线30的源极端子。读取晶体管28的栅极由读取信号RD驱动。

单元10以本领域技术人员公知的方式操作。晶体管16由信号TG关断，并且光电二极管12通过在节点14生成电荷而对照明进行响应。晶体管28导通以将在节点18处的该电压传输到列线30。复位晶体管20由信号RST导通以将在节点18处的电压预充电到Vdd。然后，将复位晶体管20关断并将晶体管16导通。将存储的电荷从节点16传输到节点20，并且在节点20处的电压下降到取决于照明的强度和对应的存储的电荷的电平。然后，将晶体管16和晶体管28关断。

发明内容

在一个实施例中，一种成像单元包括：耦合在光敏电荷节点和中间节点之间的掠过栅极晶体管，以及耦合在中间节点和感测节点之间的传输栅极晶体管。掠过栅极晶体管包括垂直栅极电极结构，该垂直栅极电极结构包括：延伸到衬底中的第一电容性深沟槽隔离；和延伸到衬底中的第二电容性深沟槽隔离。掠过栅极晶体管的沟道位于第一和第二电容性深沟槽隔离之间，并且第一和第二电容性深沟槽隔离中的每个电容性深沟槽隔离包括沟槽，该沟槽衬有绝缘衬垫并填充有导电或半导电材料。

用于第一和第二电容性深沟槽隔离的沟槽可以彼此平行且与沟道的长度平行地延伸。

用于第一和第二电容性深沟槽隔离的沟槽可以彼此不平行且与沟道的长度不平行地延伸。

附图说明

在下面的结合着附图的特定实施例的非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征及优点，其中：

图1是现有技术光敏单元的电路图；

图2是包括掠过栅极的光敏单元的电路图；

图3A-图3B分别示出了掠过栅极晶体管的一个实施例的平面图和截面图；

图4A-图4B是图示图2的光敏单元的操作的电荷流动图，其中光敏单元具有如图3A-图3B中所示的掠过栅极晶体管；

图5A-图5C分别示出了掠过栅极晶体管的一个实施例的平面图和两个截面图；以及

图6A-图6B是图示图2的光敏单元的操作的电荷流动图，其中光敏单元具有如图5A-图5C中所示的掠过栅极晶体管。

具体实施方式