[发明专利]图像传感器的像素结构

说明书

本发明申请案公开了一种包含多个光电二极管的单位像素结构。单位像素形成于半导体叠层。所述单位像素包括传感器阱区，浮置扩散区，第一栅极结构和第二栅极结构。所述第一栅极结构设置在所述半导体叠层上方，所述第二栅极结构延伸到所述半导体叠层中。

技术领域

本发明申请案一般涉及用于图像 传感器的像素结构，更具体地，涉及配置有双光电二极管的图像传感器像素结构。

本申请案主张2018年6月5日提交的美国临时专利申请No. 62 / 680,603、2018年7月19日提交的美国临时专利申请No. 62 / 700,382 、以及于2019年6月4日所提交的美国专利申请案16/431016的优先权，并在此通过援引将上述申请案的内容加入成为本案的一部分。

背景技术

随着电子设备的微小化以及单一设备中的特征增加，电子设备中的空间变得越来越稀缺。现代设备中通常包括图像传感器。随着设备中的空间变得越来越有限，需要开发一种能够被设于有限的空间、并且能在不损失分辨率的情形下侦测超过一种光谱范围信号的图像传感器。

发明内容

在一方面，本公开案提供了一种单位像素结构，其包括：具有正面以及与前述正面相对之背面的半导体叠层结构。所述半导体叠层结构包括：第一掺杂层；设置在所述第一掺杂层上的第二掺杂层；设置在所述第二掺杂层上第三掺杂层； 和设置在所述第三掺杂层上第四掺杂层。所述单位像素结构还包括：形成于所述第四掺杂层内的传感器阱区；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；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的第一栅极结构； 以及布置在所述浮置扩散区周边并延伸穿过所述第三掺杂层的第二栅极结构。

在另一方面，本公开案提供了一种图像传感器结构，其包括：具有正面以及与前述正面相对之背面的半导体叠层，半导体叠层包括：第一掺杂层、设置在第一掺杂层上的第二掺杂层；设置在第二掺杂层上的第三掺杂层、 和设置在第三掺杂层上的第四掺杂层；多个单位像素形成于半导体叠层并以矩阵图案排列，多个单位像素中的每一个包括：形成在第四掺杂层内的传感器阱区；浮置扩散区，形成在第四掺杂层内并与传感器阱区隔开；第一栅极结构，设置在半导体叠层上方，并位于传感器阱区和浮置扩散区之间；和第二栅极结构，布置在浮置扩散区周边并延伸穿过第三掺杂层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了根据本公开的一些实施例的半导体叠层;

图2示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的横截面;

图3示出了图2中的单位像素的正面的平面图;

图4示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的横截面;

图5示出了根据本公开的一些实施例的图4中的单位像素的正面的平面图;

图6示出了根据本公开的一些实施例的图4中的单位像素的背面的平面图;

图7示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的横截面;

图8示出了根据本公开的一些实施例的图7中的单位像素的平面图;

图9示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的能带图;

图10示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的能带图;

图11示出了根据本公开的一些实施例的感测单元的截面图;

图12示出了根据本公开的一些实施例的单位像素的截面图;