[发明专利]与垂直晶体管组合的垂直溢流漏极

说明书

本申请案涉及与垂直晶体管组合的垂直溢流漏极。图像传感器像素包含：光电二极管，其安置在半导体材料中以响应于入射在所述半导体材料的背侧上的光而产生图像电荷；以及钉扎层，其安置在所述半导体材料中并耦合到所述光电二极管。所述像素还包含垂直溢流漏极，其安置在所述半导体材料中并且耦合到所述钉扎层，使得所述钉扎层安置在所述垂直溢流漏极与所述光电二极管之间。浮动扩散部靠近所述光电二极管安置在所述半导体材料中，及垂直转移晶体管部分安置在所述半导体材料中并且耦合到所述光电二极管，以响应于施加到所述垂直转移晶体管的所述栅极端子的转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散部。

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说(但非排他性地)，涉及CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器已变得无处不在。它们广泛应用于数字静态相机、蜂窝电话、安全摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术持续以迅猛的速度进步。举例来说，对更高分辨率及更低功耗的需求已促进这些装置的进一步微型化及集成化。

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。包含在图像传感器中的光敏元件(例如光电二极管)各自在吸收图像光之后产生图像电荷。所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例。所产生的图像电荷可用于产生表示外部场景的图像。

电串扰(例如，不期望地在像素之间流动的电子)仍然是图像传感器技术的主要问题。因此，非常期望减少或消除串扰的装置架构。

发明内容

一方面，本申请案涉及一种图像传感器像素，其包括：光电二极管，其安置在半导体材料中以响应入射在所述半导体材料背侧的光而产生图像电荷；钉扎层，其安置在所述半导体材料中并耦合到所述光电二极管；垂直溢流漏极，其安置在所述半导体材料中并耦合到所述钉扎层，使得所述钉扎层安置在所述垂直溢流漏极与所述光电二极管之间；浮动扩散部，其靠近所述光电二极管安置在所述半导体材料中；及垂直转移晶体管，其部分安置在所述半导体材料中并且耦合到所述光电二极管，以响应于施加到所述垂直转移晶体管的所述栅极端子的转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散部。

另一方面，本申请案涉及一种图像传感器系统，其包括：多个像素，其安置在半导体材料中，所述多个像素经定位以通过所述图像传感器的背侧接收光并产生图像电荷，其中所述多个像素中的每一像素包含：光电二极管，其安置在半导体材料中；钉扎层，其安置在所述半导体材料中并耦合到所述光电二极管；垂直溢流漏极，其安置在所述半导体材料中并耦合到所述钉扎层，使得所述钉扎层安置在所述垂直溢流漏极与所述光电二极管之间；浮动扩散部，其靠近所述光电二极管安置在所述半导体材料中；及垂直转移晶体管，其部分安置在所述半导体材料中并且耦合到所述光电二极管，以响应于施加到所述垂直转移晶体管的栅极端子的转移信号而将所述图像电荷从所述光电二极管转移到所述浮动扩散部；及读出电路，其耦合到所述多个像素以从所述多个像素读出所述图像电荷；及控制电路，其耦合到所述多个像素以控制所述多个像素的操作。

附图说明

参考以下诸图描述本发明的非限制性及非穷尽实例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分，除非另有规定。

图1描绘根据本发明的教示的图像传感器像素的横截面。

图2描绘根据本发明的教示的可包含图1的图像传感器像素的电路图。

图3说明根据本发明的教示的可包含图1及2的方面的成像系统的一个实例的框图。

对应参考字符贯穿附图的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应解，图式中的元件出于简单及清楚的目的而说明，且未必是按比例绘制。举例来说，图式中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本发明的各种实施例的理解。此外，为促进对本发明的这些各种实施例的更容易的观察，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必需的常见但众所周知的元件。