[发明专利]具有拥有栅极之间的窄间隔的全局快门的图像传感器像素单元以及成像系统及其制造方法

权利要求书

1.一种像素单元，其包括：

光电二极管，其安置在半导体衬底中以累积图像电荷；

存储晶体管，其安置在所述半导体衬底中以存储所述图像电荷，所述存储晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的存储栅极；

转移晶体管，其安置在所述半导体衬底中且耦合在所述光电二极管与所述存储晶体管的输入之间以选择性地将所述图像电荷从所述光电二极管转移到所述存储晶体管，所述转移晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的转移栅极；

输出晶体管，其安置在所述半导体衬底中且耦合到所述存储晶体管的输出以选择性地将所述图像电荷从所述存储晶体管转移到读出节点，所述输出晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的输出栅极；

第一隔离围栏，其安置在所述半导体衬底上方，将所述转移栅极与所述存储栅极分离，其中所述第一隔离围栏的厚度大体等于所述转移栅极与所述存储栅极之间的间隔距离；以及

第二隔离围栏，其安置在所述半导体衬底上方，将所述存储栅极与所述输出栅极分离，其中所述第二隔离围栏的厚度大体等于所述存储栅极与所述输出栅极之间的间隔距离。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一和第二隔离围栏具有大体等于半导体装置制造工艺的最小线宽的厚度。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一和第二隔离围栏具有小于半导体装置制造工艺的最小多晶硅到多晶硅间隔距离的厚度。

4.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一和第二隔离围栏具有小于或等于0.06微米的厚度。

5.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述第一和第二隔离围栏包括氮化物。

6.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述转移栅极、所述存储栅极和所述输出栅极包括多晶硅。

7.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述转移栅极与所述存储栅极之间的所述间隔距离足够窄，使得所述转移栅极和所述存储栅极实质上遮挡光使其不会在所述转移栅极与所述存储栅极之间泄漏。

8.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述存储栅极与所述输出栅极之间的所述间隔距离足够窄，使得所述存储栅极和所述输出栅极实质上遮挡光使其不会在所述转移栅极与所述存储栅极之间泄漏。

9.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述读出节点包括安置在所述半导体衬底中的浮动扩散。

10.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括：

复位晶体管，其安置在所述半导体衬底中且耦合到所述读出节点；

放大器晶体管，其安置在所述半导体衬底中，具有耦合到所述读出节点的放大器栅极；以及

行选择晶体管，其安置在所述半导体衬底中，耦合在位线与所述放大器晶体管之间。

11.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括快门栅极晶体管，所述快门栅极晶体管安置在所述半导体衬底中且耦合到所述光电二极管以选择性地耗尽来自所述光电二极管的所述图像电荷。

12.一种成像系统，其包括：

像素单元的像素阵列，其中所述像素单元中的每一者包含：

光电二极管，其安置在半导体衬底中以累积图像电荷；

存储晶体管，其安置在所述半导体衬底中以存储所述图像电荷，所述存储晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的存储栅极；

转移晶体管，其安置在所述半导体衬底中且耦合在所述光电二极管与所述存储晶体管的输入之间以选择性地将所述图像电荷从所述光电二极管转移到所述存储晶体管，所述转移晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的转移栅极；

输出晶体管，其安置在所述半导体衬底中且耦合到所述存储晶体管的输出以选择性地将所述图像电荷从所述存储晶体管转移到读出节点，所述输出晶体管包含安置在所述半导体衬底上方的输出栅极；

第一隔离围栏，其安置在所述半导体衬底上方，将所述转移栅极与所述存储栅极分离，其中所述第一隔离围栏的厚度大体等于所述转移栅极与所述存储栅极之间的间隔距离；以及

第二隔离围栏，其安置在所述半导体衬底上方，将所述存储栅极与所述输出栅极分离，其中所述第二隔离围栏的厚度大体等于所述存储栅极与所述输出栅极之间的间隔距离；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；以及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。