[发明专利]用于抑制CMOS图像传感器中的浮动扩散结泄漏的隔离结构

说明书

本申请案涉及用于抑制CMOS图像传感器中的浮动扩散结泄漏的隔离结构。所公开标的物的实例提出围绕像素单元的像素晶体管区的周边安置深沟槽隔离结构。在一些实例实施例中，所述深沟槽隔离结构从半导体衬底的后侧延伸到所述半导体衬底中且毗邻或接触安置在所述半导体衬底的前侧中的浅沟槽隔离结构的底部。所述沟槽隔离结构一起将所述像素晶体管区的晶体管沟道隔离。所述沟槽隔离结构在所述像素晶体管区中的形成及布置形成浮动掺杂阱区，例如浮动P掺杂阱区(P阱)，其含有浮动扩散区FD及像素晶体管的源极/漏极(例如，(N)掺杂区)。这个浮动P阱区旨在减少与所述像素单元的所述浮动扩散区相关联的结泄漏。

技术领域

本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及旨在抑制浮动扩散结 泄漏的图像传感器，例如高动态范围(HDR)图像传感器。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)已经无处不在。其被广泛用于数字静态相机、蜂窝电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。典型的图像传感器响应于从外部场景反射的图 像光入射在所述图像传感器上而操作。所述图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二 极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分且在吸收所述图像光之后生成 图像电荷。可将所述像素中的每一者的图像电荷测量为每一光敏元件的输出电压，所述 输出电压随入射图像光而变动。换句话说，经生成的图像电荷的量与图像光的强度成比 例，所述图像电荷用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

典型的图像传感器如下那样操作。来自外部场景的图像光入射在所述图像传感器上。 所述图像传感器包含多个光敏元件使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分。包含在 所述图像传感器中的光敏元件，例如光电二极管，在吸收图像光之后各自生成图像电荷。 经生成的图像电荷的量与图像光的强度成比例。经生成的图像电荷可用于产生表示外部 场景的图像。

尤其是随着不断地需要更高分辨率及更低功率消耗，用于图像传感器的集成电路(IC) 技术不断地得到改进。此类改进通常涉及缩小装置的几何尺寸以实现更低制造成本、更 高装置集成密度、更高速度及更好性能。

但是，随着图像传感器的小型化的进展，图像传感器架构内的缺陷变得更加显而易 见且可能降低图像的图像质量。例如，图像传感器的某些区内的过多电流泄漏可能引起高暗电流、传感器噪声、白色像素缺陷等。这些缺陷可能使来自图像传感器的图像质量 显著地劣化，这可能导致降低的良率及更高的生产成本。

高动态范围(HDR)图像传感器可能提出其它挑战。例如，一些HDR图像传感器布局不是空间高效的且难以小型化为更小节距以实现更高分辨率。另外，由于许多这些HDR 图像传感器的非对称布局，减小像素的大小及节距以实现高分辨率图像传感器会导致串 扰或其它不良副作用，例如随着节距减小而可能在这些图像传感器中出现的对角光斑。

发明内容

本申请案的一方面涉及一种用于CMOS图像传感器的LOFIC像素单元，其包括： 半导体衬底，其具有前侧及后侧；像素区，其包含所述半导体衬底中的至少一个光敏区， 其中所述至少一个光敏区累积响应于入射光而在所述至少一个光敏区中光生的图像电 荷；像素晶体管区，其包含所述半导体衬底中的晶体管沟道区；及沟槽隔离结构，所述 沟槽隔离结构的至少部分环绕所述晶体管沟道区以将所述像素晶体管区与所述像素区 隔离。