[发明专利]像素、相关联的图像传感器和方法

权利要求书

1.一种像素，包括：

半导体衬底，所述半导体衬底具有形成沟槽的衬底顶表面，所述沟槽延伸到所述半导体衬底中并且具有相对于围绕所述沟槽的所述衬底顶表面的平面区域的沟槽深度；

光电二极管区域，所述光电二极管区域在所述半导体衬底中并且包括(i)所述沟槽下方的底部光电二极管部分，以及(ii)与所述沟槽相邻的顶部光电二极管部分，所述顶部光电二极管部分开始于小于所述沟槽深度的光电二极管深度处，朝向所述底部光电二极管部分延伸并且邻接所述底部光电二极管部分，所述光电二极管深度是相对于所述平面区域的；以及

浮动扩散区域，所述浮动扩散区域在所述半导体衬底中，与所述沟槽相邻，以及远离所述平面区域延伸到小于所述沟槽深度的结深度；以及

介电层，所述介电层为所述沟槽的衬里，所述介电层的在所述平面区域与所述结深度之间的顶部区域具有顶部厚度，所述介电层的在所述光电二极管深度与所述沟槽深度之间的底部区域具有超过所述顶部厚度的底部厚度。

2.如权利要求1所述的像素，所述介电层具有大于或等于二氧化硅的相对介电常数。

3.如权利要求1所述的像素，所述底部区域包括多个材料层。

4.如权利要求3所述的像素，所述底部区域包括第一介电层和第二介电层，其中所述第一介电层和所述第二介电层由相同的介电材料形成。

5.如权利要求3所述的像素，所述底部区域包括第一介电层和第二介电层，其中所述第一介电层和所述第二介电层由不同的相应介电材料形成。

6.如权利要求1所述的像素，所述底部厚度超过所述顶部厚度至少两倍。

7.如权利要求6所述的像素，所述底部厚度超过所述顶部厚度两倍到五倍之间。

8.如权利要求1所述的像素，所述顶部厚度在2纳米与10纳米之间。

9.如权利要求1所述的像素，所述沟槽深度在0.1微米和0.9微米之间。

10.如权利要求1所述的像素，所述沟槽在平行于所述平面区域的平面中具有0.05微米和0.3微米之间的宽度。

11.如权利要求1所述的像素，所述半导体衬底是p掺杂的，所述光电二极管区域是n掺杂的，以及所述浮动扩散区域是n⁺掺杂的。

12.如权利要求1所述的像素，还包括填充所述沟槽的栅电极材料；所述沟槽、所述介电层和所述栅电极材料形成经由所述底部区域和所述顶部光电二极管部分电连接到所述光电二极管区域的垂直转移栅。

13.如权利要求12所述的像素，所述栅电极材料包括多晶硅和金属中的至少一个。

14.一种图像传感器，包括多个如权利要求1所述的像素，对于多个像素中的每个像素，其半导体衬底是所述图像传感器的相同的半导体衬底的部分。