图像感测装置制造方法及图纸

一种图像感测装置包括：光电转换元件，其设置在基板中并且被配置为将入射光转换为指示入射光的光电荷；多个晶体管，其被构造为处理由光电转换元件生成的光电荷；第一隔离结构，其被设置为与光电转换元件的一侧相邻并且被构造为从基板的第一表面垂直地延伸至第一深度；以及第二隔离结构，其被设置为与光电转换元件的另一侧相邻并且被构造为从第一表面延伸至第二深度。第一深度大于第二深度，并且第一隔离结构被设置为与所述多个晶体管中的至少一个的栅电极交叠。至少一个的栅电极交叠。至少一个的栅电极交叠。

【技术实现步骤摘要】
图像感测装置


[0001]本专利文献中公开的技术和实现方式总体上涉及一种包括能够生成与入射光的强度对应的电信号的图像感测像素的图像感测装置。

技术介绍

[0002]图像感测装置是通过使用对光做出反应的感光半导体材料将光转换为电信号来捕获光学图像的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如智能电话、数字相机、游戏机、IoT(物联网)、机器人、安全相机和医疗微型相机的各种领域中对高性能图像感测装置的需求不断增加。
[0003]图像感测装置可大致分为CCD(电荷耦合器件)图像感测装置和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像感测装置。与CMOS图像感测装置相比，CCD图像感测装置提供更好的图像质量，但是它们往往消耗更多的功率并且更大。与CCD图像感测装置相比，CMOS图像感测装置的尺寸更小并且消耗更少的功率。此外，使用CMOS制造技术来制造CMOS传感器，因此感光元件和其它信号处理电路可被集成到单个芯片中，从而允许以更低的成本生产小型化图像感测装置。出于这些原因，正在为包括移动装置的许多应用开发CMOS图像感测装置。

技术实现思路

[0004]所公开的技术的各种实施方式涉及具有改进的噪声特性的图像感测。
[0005]根据所公开的技术的实施方式，一种图像感测装置可包括：光电转换元件，其设置在基板中并且被配置为将入射光转换为指示入射光的光电荷；多个晶体管，其被构造为处理由光电转换元件生成的光电荷；第一隔离结构，其与光电转换元件的一侧相邻设置并且被构造为从基板的第一表面垂直地延伸至第一深度；以及第二隔离结构，其与光电转换元件的另一侧相邻设置并且被构造为从第一表面延伸至第二深度。第一深度大于第二深度，并且第一隔离结构被设置为与多个晶体管中的至少一个的栅电极交叠。
[0006]根据所公开的技术的另一实施方式，一种图像感测装置可包括：光电转换元件，其设置在基板中，并且被配置为将入射光转换为与入射光对应的光电荷；第一隔离结构，其被设置为与用于处理光电荷的晶体管的栅电极交叠，并且被构造为从基板的第一表面垂直地延伸至第一深度；以及第二隔离结构，其相对于光电转换元件设置在第一隔离结构的相对侧，并且被构造为从第一表面垂直地延伸至第二深度。第一深度大于第二深度，并且其中，入射光通过第一表面入射在基板上。
[0007]将理解，所公开的技术的以上一般描述和以下详细描述二者是例示性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
[0008]图1是示出基于所公开的技术的一些实现方式的图像感测装置的示例的框图。
[0009]图2是示出基于所公开的技术的一些实现方式的图1所示的像素阵列中所包括的
像素组的示例的电路图。
[0010]图3是示出基于所公开的技术的一些实现方式的图1所示的像素阵列的一部分的示例的示意图。
[0011]图4是示出基于所公开的技术的一些实现方式的沿着图3所示的线A
‑
A
’
截取的像素阵列的示例的横截面图。
[0012]图5是将基于所公开的技术的一些实施方式实现的图4所示的边界区域与比较例的边界区域进行比较的示意图。
具体实施方式
[0013]本专利文献提供了包括能够生成与入射光的强度对应的电信号的像素的图像感测装置的实现方式和示例，其可用在配置中以基本上解决一个或更多个技术或工程问题并减轻一些其它图像感测装置中遇到的限制或缺点。所公开的技术的一些实现方式涉及一种具有改进的噪声特性的图像感测装置。所公开的技术提供了图像感测装置的各种实现方式，其可通过减少小型化像素中生成的噪声来改进像素信号的信噪比(SNR)。
[0014]以下，将参照附图描述各种实施方式。然而，应该理解，所公开的技术不限于特定实施方式，而是包括实施方式的各种修改、等同物和/或替代。所公开的技术的实施方式可提供能够通过所公开的技术直接或间接识别的各种效果。
[0015]图1是示出根据所公开的技术的实施方式的图像感测装置100的框图。
[0016]参照图1，图像感测装置100可包括像素阵列110、行驱动器120、相关双采样器(CDS)130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列驱动器160和定时控制器170。仅通过示例的方式讨论图1所示的图像感测装置100的组件，本专利文献涵盖众多其它改变、替换、变化、更改和修改。
[0017]像素阵列110可包括按行和列布置的多个像素。在一个示例中，多个像素可按照包括行和列的二维像素阵列布置。在另一示例中，多个单位成像像素可按照三维像素阵列布置。多个像素可基于像素或像素组将光学信号转换为电信号，其中像素组中的像素共享至少特定内部电路。像素阵列110可从行驱动器120接收包括行选择信号、像素重置信号和传输信号的驱动信号。在接收到驱动信号时，像素阵列110中的对应像素可被启用以执行与行选择信号、像素重置信号和传输信号对应的操作。
[0018]行驱动器120可基于由诸如定时控制器170的控制器电路提供的命令和控制信号来启用像素阵列110以对对应行中的像素执行特定操作。在一些实现方式中，行驱动器120可选择布置在像素阵列110的一行或更多行中的一个或更多个像素。行驱动器120可生成行选择信号以选择多行当中的一行或更多行。行驱动器120可依次使能用于重置与至少一个所选行对应的成像像素的像素重置信号以及用于与所述至少一个所选行对应的像素的传输信号。因此，作为由所选行的各个成像像素生成的模拟信号，基准信号和图像信号可被依次传送至CDS 130。基准信号可以是当像素的感测节点(例如，浮置扩散节点)被重置时提供给CDS 130的电信号，图像信号可以是当像素所生成的光电荷在感测节点中累积时提供给CDS 130的电信号。指示各个像素的独特重置噪声的基准信号和指示入射光的强度的图像信号可根据需要统称为像素信号。
[0019]CMOS图像传感器可使用相关双采样(CDS)以通过对像素信号采样两次以去除这两
个样本之间的差异来去除像素的不期望的偏移值(称为固定图案噪声)。在一个示例中，相关双采样(CDS)可通过比较由入射光生成的光电荷在感测节点中累积之前和之后获得的像素输出电压来去除像素的不期望的偏移值，以使得可仅测量基于入射光的像素输出电压。在所公开的技术的一些实施方式中，CDS 130可依次采样并保持从像素阵列110提供给多条列线中的每一条的基准信号和图像信号的电压电平。即，CDS 130可采样并保持与像素阵列110的各列对应的基准信号和图像信号的电压电平。
[0020]在一些实现方式中，CDS 130可基于来自定时控制器170的控制信号将各列的基准信号和图像信号作为相关双采样信号传送至ADC 140。
[0021]ADC 140用于将模拟CDS信号转换为数字信号。在一些实现方式中，ADC 140可被实现为斜坡比较型ADC。斜坡比较型ADC可包括用于比较模拟像素信号与基准信号(例如，斜升或斜降的斜坡信号)的比较器电路以及计数直至斜坡信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：光电转换元件，该光电转换元件设置在基板中并且将入射光转换为指示所述入射光的光电荷；多个晶体管，所述多个晶体管处理由所述光电转换元件生成的所述光电荷；第一隔离结构，该第一隔离结构被设置为与所述光电转换元件的一侧相邻并且从所述基板的第一表面垂直地延伸至第一深度；以及第二隔离结构，该第二隔离结构被设置为与所述光电转换元件的另一侧相邻并且从所述第一表面延伸至第二深度，其中，所述第一深度大于所述第二深度，并且其中，所述第一隔离结构被设置为与所述多个晶体管中的至少一个的栅电极交叠。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述多个晶体管包括以下中的至少一个：转移晶体管，该转移晶体管将所述光电荷转移至浮置扩散节点；重置晶体管，该重置晶体管重置所述浮置扩散节点；驱动晶体管，该驱动晶体管生成与所述浮置扩散节点的电势对应的电信号；或者选择晶体管，该选择晶体管选择性地输出所述驱动晶体管的电信号作为像素信号。3.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中，所述驱动晶体管的栅电极被设置为与所述第一隔离结构交叠。4.根据权利要求3所述的图像感测装置，其中，所述转移晶体管的栅电极、所述重置晶体管的栅电极和所述选择晶体管的栅电极被设置为不与所述第一隔离结构交叠。5.根据权利要求3所述的图像感测装置，其中，所述选择晶体管的栅电极被设置为与所述第二隔离结构交叠。6.根据权利要求3所述的图像感测装置，其中，所述第一隔离结构的水平长度与设置在所述驱动晶体管的栅电极下方的沟道区域的水平长度相同。7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一隔离结构与面向所述第一表面的第二表面之间的距离短于所述第二隔离结构与所述第二表面之间的距离。8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构中的每一个设置在包括所述光电转换元件的像素和与所述像素相邻的另一像素之间的边界处。9.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，所述第一隔离结构和所述第二隔离结构被设置为围绕包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：申钟焕，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：