[发明专利]图像传感器的像素结构

权利要求书

1.一种单位像素结构,包括:

半导体叠层结构,具有正面以及与所述正面相对的背面,所述半导体叠层结构包括:

第一掺杂层;

第二掺杂层,设置在所述第一掺杂层上;

第三掺杂层,设置在所述第二掺杂层上; 和

第四掺杂层,设置在所述第三掺杂层上;

其中,所述第一掺杂层,所述第二掺杂层,所述第三掺杂层和所述第四掺杂层具有相同的平面面积;

形成于所述第四掺杂层内的传感器阱区，所述传感器阱区的平面面积完全设置在所述第三掺杂层和所述第四掺杂层上;

浮置扩散区,形成在所述第四掺杂层内并与所述传感器阱区分离设置;

第一栅极结构,设置于所述半导体叠层结构上,位于所述传感器阱区和所述浮置扩散区之间; 和

第二栅极结构,布置在所述浮置扩散区周边并延伸穿过所述第三掺杂层。

2.根据权利要求1所述的结构,其中所述传感器阱区的面积小于所述第二掺杂层的面积。

3.根据权利要求2所述的结构,其中所述传感器阱区的面积为所述第二掺杂层的面积的10%至90%。

4. 如权利要求1所述的结构,还包括: 钉扎植入区域形成在所述第四掺杂层中的所述传感器阱区上方。

5.根据权利要求1所述的结构,其中所述第一掺杂层,所述第三掺杂层和所述第四掺杂层具有第一掺杂类型;所述第二掺杂层具有第二掺杂类型;而所述第三掺杂层具有比所述第四掺杂层更高的掺杂浓度。

6.根据权利要求5所述的结构,其中所述第三掺杂层的掺杂浓度是所述第四掺杂层的掺杂浓度的1到10倍。

7.根据权利要求5所述的结构,其中所述第一掺杂类型是p型,并且所述第二掺杂类型是n型。

8. 根据权利要求1所述的结构,其中所述第一掺杂层的厚度范围为0.1μm 至 3μm,所述第二掺杂层的厚度范围为0.5μm 至 3μm,所述第三掺杂层的厚度范围为0.1μm 至 1μm,所述第四掺杂层的厚度范围为1μm至5μm。

9.根据权利要求1所述的结构,其中所述第一栅极结构从所述半导体叠层结构突出,并且所述第二栅极结构的高度小于所述第一栅极结构的突出高度。

10.根据权利要求1所述的结构,其中所述第二栅极结构形成在所述单位像素的外围并横向围绕所述半导体叠层结构。

11.根据权利要求10所述的结构,其中所述第二栅极结构穿透整个半导体叠层结构的厚度。

12.根据权利要求11所述的结构,其中所述第二栅极结构包括栅电极和围绕所述栅电极的栅极绝缘层,其中所述栅极绝缘层从所述半导体叠层结构的背侧暴露,并且其中所述栅电极和所述栅极绝缘层从正面露出。

13. 如权利要求10所述的结构,还包括: 栅极隔离阱区延伸穿过所述半导体叠层结构的厚度,并沿所述第二栅极结构的内周边横向延伸。

14. 如权利要求1所述的结构,进一步包括: 横向围绕所述半导体叠层结构的隔离结构,所述隔离结构穿透整个所述半导体叠层结构。

15. 如权利要求14所述的结构,还包括: 围绕所述第二栅极结构的传输区域。

16.根据权利要求15所述的结构,其中所述传输区域具有单一掺杂类型且实质上均匀分布的掺杂层。

17.根据权利要求15所述的结构,其中所述传输区域具有单一掺杂类型且在深度上具有梯度渐变的掺杂分布。