[发明专利]CMOS图像传感器中的垂直栅极结构及布局

权利要求书

1.一种像素单元，其包括：

光电二极管，其掩埋于半导体材料中所述半导体材料的第一侧底下，其中所述光电二极管经耦合以响应于入射光而光生图像电荷；

转移栅极，其安置在所述光电二极管上方接近于所述半导体材料的所述第一侧，其中所述转移栅极包含从所述第一侧朝向所述光电二极管向所述半导体材料中延伸第一距离的垂直转移栅极部分；

浮动扩散区域，其安置在所述半导体材料中在所述半导体材料的所述第一侧处接近于所述转移栅极，其中所述转移栅极经耦合以响应于转移控制信号而将所述图像电荷从所述光电二极管朝向所述半导体材料的所述第一侧及向所述浮动扩散区域中转移；及

复位栅极，其安置在所述光电二极管上方接近于所述半导体材料的所述第一侧，其中所述复位栅极具有在所述半导体材料的所述第一侧处横向环绕所述浮动扩散区域及所述转移栅极的环圈形结构，其中所述复位栅极经耦合以响应于复位控制信号而使所述像素单元复位。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其进一步包括安置在所述光电二极管上方接近于所述半导体材料的所述第一侧的源极跟随器栅极，其中所述源极跟随器栅极具有在所述半导体材料的所述第一侧处横向环绕所述复位栅极的环圈形结构，其中所述源极跟随器栅极耦合到所述浮动扩散区域以响应于存储在所述浮动扩散区域中的所述图像电荷而产生图像数据。

3.根据权利要求2所述的像素单元，其进一步包括行选择栅极，所述行选择栅极安置成接近于所述源极跟随器栅极、接近于所述半导体材料的所述第一侧，使得所述源极跟随器栅极安置成在所述半导体材料的所述第一侧处横向位于所述复位栅极与所述行选择栅极之间，其中所述行选择栅极经耦合以响应于行选择信号而将所述图像数据输出到输出位线。

4.根据权利要求3所述的像素单元，其进一步包括安置于所述半导体材料与所述转移栅极、所述复位栅极、所述源极跟随器栅极及所述行选择栅极之间的绝缘衬里。

5.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述行选择栅极具有在所述半导体材料的所述第一侧处横向环绕所述源极跟随器栅极的环圈形结构。

6.根据权利要求3所述的像素单元，其中所述复位栅极、所述源极跟随器栅极及所述行选择栅极分别包含从所述第一侧朝向所述半导体材料的第二侧向所述半导体材料中延伸第二距离的垂直复位栅极部分、垂直源极跟随器栅极部分及垂直行选择栅极部分，其中所述半导体材料的所述第二侧与所述半导体材料的所述第一侧相对。

7.根据权利要求6所述的像素单元，其中所述半导体材料的所述第一侧是所述半导体材料的前侧，且其中所述半导体材料的所述第二侧是所述半导体材料的后侧。

8.根据权利要求1所述的像素单元，其中所述光电二极管包括掩埋于所述半导体材料中所述半导体材料的所述第一侧下面的深钉扎光电二极管区域。

9.根据权利要求8所述的像素单元，其中所述光电二极管进一步包括安置成邻近于所述深钉扎光电二极管区域且接近于所述半导体材料中所述转移栅极的所述垂直转移栅极部分的钉扎光电二极管区域，其中所述钉扎光电二极管区域提供电荷通道以响应于所述转移控制信号而将所述图像电荷从所述光电二极管朝向所述半导体材料的所述第一侧及向所述浮动扩散区域中转移。