[发明专利]具有紧挨存储栅极的双自对准植入物的图像传感器像素单元

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及半导体处理。更具体来说，本发明的实例涉及对具有全局快门的图像传感器像素单元的半导体处理。

背景技术

对于高速图像传感器，可使用全局快门来捕获快速移动的物体。全局快门通常使得图像传感器中的所有像素单元能够同时捕获图像。对于较慢移动的物体，使用较普通的滚动快门。滚动快门通常依序捕获所述图像。举例来说，可循序地启用二维(“2D”)像素单元阵列内的每一行，使得单一行内的每一像素单元同时捕获图像，但以滚动顺序启用每一行。如此，每一行像素单元在不同图像获取窗期间捕获图像。对于缓慢移动的物体，每一行之间的时间差产生图像失真。对于快速移动的物体，滚动快门导致沿着物体的移动轴线的可感知伸长失真。

为了实施全局快门，可使用本文中可称为存储栅极的存储电容器或存储晶体管来在其等待从像素单元阵列的读出时暂时存储由阵列中的每一像素单元获取的图像电荷。当使用全局快门时，通常使用转移晶体管将图像电荷从光电二极管转移到存储晶体管，且接着使用输出晶体管将所存储图像电荷从存储晶体管转移到像素单元的读出节点。

影响具有全局快门的图像传感器像素单元中的性能的因子包含快门效率、暗电流、白像素及图像滞后。转移晶体管、存储晶体管与输出晶体管结构之间的间隔可对这些因子具有显著影响。设计者在设计像素单元时所面临的一项折衷是，在相邻晶体管(例如，转移晶体管、存储晶体管及输出晶体管)的结构重叠以减少滞后时，电子中的一些电子变得陷获于导致“被夹缩”沟道的相邻晶体管之间的深植入区域中，此阻止所述电子中的一些电子在转移期间流动到输出浮动扩散部。

发明内容

本发明的实施例提供一种像素单元，其包括：存储晶体管，其安置于半导体衬底中，所述存储晶体管包含：存储栅极，其安置于所述半导体衬底上方；具有第一极性的深植入存储区域，其植入于半导体衬底中在所述存储栅极下方，以存储由安置于所述半导体衬底中的光电二极管积累的图像电荷；转移晶体管，其安置于所述半导体衬底中且耦合于所述光电二极管与所述存储晶体管的输入之间，以将所述图像电荷从所述光电二极管选择性地转移到所述存储晶体管，所述转移晶体管包含安置于所述半导体衬底上方的转移栅极；输出晶体管，其安置于所述半导体衬底中且耦合到所述存储晶体管的输出，以将所述图像电荷从所述存储晶体管选择性地转移到读出节点，所述输出晶体管包含安置于所述半导体衬底上方的输出栅极；第一浅植入区域，其具有所述第一极性且植入于所述半导体衬底中在所述转移栅极与所述存储栅极之间的第一间隔件区域下方；及第二浅植入区域，其具有所述第一极性且植入于所述半导体衬底中在所述存储栅极与所述输出栅极之间的第二间隔件区域下方。

本发明的另一实施例提供一种成像系统，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：存储晶体管，其安置于半导体衬底中，所述存储晶体管包含：存储栅极，其安置于所述半导体衬底上方；具有第一极性的深植入存储区域，其植入于半导体衬底中在所述存储栅极下方，以存储由安置于所述半导体衬底中的光电二极管积累的图像电荷；转移晶体管，其安置于所述半导体衬底中且耦合于所述光电二极管与所述存储晶体管的输入之间，以将所述图像电荷从所述光电二极管选择性地转移到所述存储晶体管，所述转移晶体管包含安置于所述半导体衬底上方的转移栅极；输出晶体管，其安置于所述半导体衬底中且耦合到所述存储晶体管的输出，以将所述图像电荷从所述存储晶体管选择性地转移到读出节点，所述输出晶体管包含安置于所述半导体衬底上方的输出栅极；第一浅植入区域，其具有所述第一极性且植入于所述半导体衬底中在所述转移栅极与所述存储栅极之间的第一间隔件区域下方；及第二浅植入区域，其具有所述第一极性且植入于所述半导体衬底中在所述存储栅极与所述输出栅极之间的第二间隔件区域下方；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；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。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽实例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。

图1是图解说明根据本发明的教示具有在紧挨存储栅极的间隔件区域中的双自对准植入物的像素单元的一个实例的示意图。

图2是图解说明根据本发明的教示具有在紧挨存储栅极的间隔件区域中的双自对准植入物的像素单元的一个实例的横截面图。