[发明专利]图像传感器像素及图像传感器

说明书

本发明涉及一种图像传感器像素及图像传感器。图像传感器像素包含光敏元件、浮动扩散区域、转移栅极、电介质电荷捕集区域及第一金属接触件。所述光敏元件安置在半导体层中以接收沿着垂直轴的电磁辐射。所述浮动扩散区域安置在所述半导体层中，而所述转移栅极安置在所述半导体层上以控制所述光敏元件中产生的电荷到所述浮动扩散区域的流动。所述电介质电荷捕集装置安置在所述半导体层上以接收沿着所述垂直轴的电磁辐射且响应于所述电磁辐射捕集电荷。所述电介质电荷捕集装置经进一步配置以响应于所述所捕集的电荷在所述光敏元件中引致电荷。所述第一金属接触件耦合到所述电介质电荷捕集装置以向所述电介质电荷捕集装置提供第一偏压。

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说但不排他地，涉及CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器广泛用于数字静态相机、蜂窝式电话、监控相机以及医疗、汽车及其它应用中。互补金属氧化物半导体(“CMOS”)技术用于在硅衬底上制造低成本图像传感器。在大量的图像传感器中，图像传感器通常包含若干光传感器单元或像素。典型的个别像素包含微透镜、滤光片、光敏元件、浮动扩散区域及用于从光敏元件读出信号的一或多个晶体管。所述光敏元件、浮动扩散区域及栅极氧化物安置在衬底上。

在操作期间，将CMOS图像传感器暴露于转换成作为图像读出的电信号的光。然而，在常规CMOS图像传感器中，所获得的图像的电签名可经常保持嵌入在图像传感器的部分中，其接着出现在随后获得的图像的随后读出的电信号中。先前感测到的图像的电签名保持在图像传感器中通常称为“重影”、“重影假象”或“存储效应”。通常来说，此存储效应是非所要的且图像传感器设计者付出大量努力来试图消除或至少减缓其存在。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种图像传感器像素，其包括：光敏元件，其安置在半导体层中以接收沿着垂直轴的第一类型的电磁辐射；浮动扩散区域，其安置在所述半导体层中；转移栅极，其安置在所述光敏元件与所述浮动扩散区域之间的所述半导体层上以控制产生在所述光敏元件中的电荷到所述浮动扩散区域的流动；电介质电荷捕集装置，其安置在所述半导体层上以接收沿着所述垂直轴的第二类型的电磁辐射且响应于所述第二类型的所述电磁辐射捕集电荷，其中所述电介质捕集装置经进一步配置以响应于所述所捕集的电荷在所述光敏元件中引致电荷；及第一金属接触件，其耦合到所述电介质电荷捕集装置以向所述电介质电荷捕集装置提供第一偏压。

在另一方面中，本发明提供一种图像传感器，其包括：图像传感器像素的互补金属氧化物半导体(“CMOS”)阵列，其中所述图像传感器像素中的每一者包含：光敏元件，其安置在所述图像传感器的半导体层中以接收沿着垂直轴的第一类型的电磁辐射；浮动扩散区域，其安置在所述半导体层中；转移栅极，其安置在所述光敏元件与所述浮动扩散区域之间的所述半导体层上以控制产生在所述光敏元件中的电荷到所述浮动扩散区域的流动；电介质电荷捕集装置，其安置在所述半导体层上以接收沿着所述垂直轴的第二类型的电磁辐射且响应于所述第二类型的所述电磁辐射捕集电荷，其中所述电介质电荷捕集装置经进一步配置以响应于所述所捕集的电荷在所述光敏元件中引致电荷；及第一金属接触件，其耦合到所述电介质电荷捕集装置以向所述电介质电荷捕集装置提供第一偏压。

附图说明

参考附图描述示范性实施例，其中相同数字在各种视图中始终指代相同部件，除非另有指示。

图1为根据说明本发明的实施例的成像系统的框图。

图2为说明根据本发明的实施例的图像传感器像素的相同像素电路的示意图。

图3为根据一实施例的包含电荷捕集层的图像传感器像素的横截面图。

图4A到4C为根据本发明的实施例的用于操作具有电荷捕集层的图像传感器像素的过程的横截面图。

图5为根据本发明的实施例的包含安置在图像传感器的前侧上的电荷捕集层的背照式(BSI)图像传感器像素的横截面图，其中所述电荷捕集层从前侧擦除。