本公開大體上涉及圖像傳感器，且特定來說但不排他地涉及堆疊式cmos圖像傳感器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、圖像傳感器是已變得無處不在的一種類型的半導(dǎo)體裝置，并且現(xiàn)廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、蜂窩式電話、安全攝像機(jī)以及醫(yī)療、汽車及其它應(yīng)用中。隨著圖像傳感器被集成到更寬廣范圍的電子裝置中，可期望通過裝置架構(gòu)設(shè)計(jì)以及圖像采集處理兩者以盡可能多的方式(例如，分辨率、電力消耗、動(dòng)態(tài)范圍、大小等)增強(qiáng)所述圖像傳感器的功能性、性能度量等等。然而，應(yīng)了解，這些度量中的許多是反向相關(guān)的。舉例來說，可增加像素大小以提高動(dòng)態(tài)范圍，但會(huì)增大噪聲。在另一實(shí)例中，分辨率可通過增加像素的數(shù)目來提高，但如果像素大小維持不變，那么圖像傳感器的物理大小會(huì)增加。因此，在減輕對其它性能度量的不利影響的同時(shí)提高例如圖像傳感器的半導(dǎo)體裝置的一或多個(gè)性能度量仍具挑戰(zhàn)性。

2、典型圖像傳感器響應(yīng)于從外部場景入射于圖像傳感器上的圖像光而操作。圖像傳感器包含具有光敏元件(例如，光電二極管)的像素陣列，所述光敏元件吸收入射圖像光的一部分并在吸收圖像光之后即刻產(chǎn)生圖像電荷。由像素光生的圖像電荷可作為列位線上的模擬輸出圖像信號來測量，所述模擬輸出圖像信號依據(jù)入射圖像光而變化。換句話說，所產(chǎn)生的圖像電荷量與圖像光的強(qiáng)度成比例，所述圖像光作為模擬圖像信號從列位線讀出并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值以產(chǎn)生表示外部場景的數(shù)字圖像(即，圖像數(shù)據(jù))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在一個(gè)方面中，本公開涉及一種圖像傳感器，其包括：半導(dǎo)體襯底，其包含第一側(cè)及與第一側(cè)相對的第二側(cè)；第一源極區(qū)域及第二源極區(qū)域，其各自安置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)接近于所述第一側(cè)處，其中所述第一源極區(qū)域通過安置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)介于所述第一源極區(qū)域與所述第二源極區(qū)域之間的隔離結(jié)構(gòu)與所述第二源極區(qū)域分隔；以及共享柵極電極，其安置在接近于所述半導(dǎo)體襯底的所述第一側(cè)處，并耦合到所述第一源極區(qū)域及所述第二源極區(qū)域以分別形成第一晶體管及第二晶體管。

2、在另一方面中，本公開涉及一種多襯底圖像傳感器，其包括：第一襯底，其包含被布置成形成像素陣列的多個(gè)像素胞元，其中包含于所述多個(gè)像素胞元中的像素胞元各自包含：多個(gè)光電二極管，其用于響應(yīng)于入射光而產(chǎn)生圖像電荷；及第一浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域，其形成于所述第一襯底中，并被耦合成通過多個(gè)轉(zhuǎn)移門接收由所述多個(gè)光電二極管產(chǎn)生的所述圖像電荷；以及第二襯底，其耦合到所述第一襯底，所述第二襯底包含形成于所述第二襯底之中或之上的像素胞元電路系統(tǒng)，所述像素胞元電路系統(tǒng)被耦合以用于讀出所述多個(gè)像素胞元，其中所述像素胞元電路系統(tǒng)包含多個(gè)重復(fù)單元，包含于所述多個(gè)重復(fù)單元中的重復(fù)單元各自包含：第一晶體管的第一源極區(qū)域，所述第一源極區(qū)域安置在所述第二襯底內(nèi)接近于所述第二襯底的第一側(cè)處；第二晶體管的第二源極區(qū)域，所述第二晶體管不同于所述第一晶體管；柵極電極，其安置在接近于晶體管襯底的第一側(cè)處并耦合到所述第一源極區(qū)域及所述第二源極區(qū)域，其中所述第一源極區(qū)域通過安置在所述第二襯底內(nèi)介于所述第一源極區(qū)域與所述第二源極區(qū)域之間的隔離結(jié)構(gòu)與所述第二源極區(qū)域分隔。

技術(shù)特征：

1.一種圖像傳感器，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中包含于所述第一晶體管及所述第二晶體管中的相應(yīng)作用區(qū)域包含安置在接近于所述半導(dǎo)體襯底的所述第一側(cè)處以分別調(diào)整所述第一晶體管及所述第二晶體管的閾值電壓的摻雜劑，且其中包含于所述作用區(qū)域中的所述摻雜劑進(jìn)一步安置在所述共享柵極電極與所述半導(dǎo)體襯底的所述第二側(cè)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中所述作用區(qū)域包含所述第一晶體管的第一作用區(qū)域及所述第二晶體管的第二作用區(qū)域，且其中所述隔離結(jié)構(gòu)延伸成安置在所述第一作用區(qū)域與所述第二作用區(qū)域之間，且其中所述第一作用區(qū)域內(nèi)所述摻雜劑的第一摻雜濃度基本上等于所述第二作用區(qū)域內(nèi)所述摻雜劑的第二摻雜濃度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括安置在所述共享柵極電極與所述半導(dǎo)體襯底的所述第一側(cè)之間的柵極電介質(zhì)，且其中所述共享柵極電極直接接觸所述柵極電介質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一晶體管及所述第二晶體管分別對應(yīng)于第一行選擇晶體管及第二行選擇晶體管，其中所述第一行選擇晶體管的所述第一源極區(qū)域耦合到包含于多個(gè)位線中的第一位線，且其中所述第二行選擇晶體管的所述第二源極區(qū)域耦合到包含于所述多個(gè)位線中的不同于所述第一位線的第二位線。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括形成于所述半導(dǎo)體襯底中以將所述第二行選擇晶體管耦合到源極跟隨器晶體管及第三行選擇晶體管的共用結(jié)，其中所述共用結(jié)對應(yīng)于所述第二行選擇晶體管及所述第三行選擇晶體管的漏極區(qū)域，且其中所述共用結(jié)進(jìn)一步對應(yīng)于所述源極跟隨器晶體管的源極區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一晶體管及所述第二晶體管分別對應(yīng)于第一復(fù)位晶體管及第二復(fù)位晶體管，其中包含于所述第一復(fù)位晶體管及所述第二復(fù)位晶體管中的相應(yīng)漏極區(qū)域?qū)?yīng)于形成于所述半導(dǎo)體襯底中使得所述第一復(fù)位晶體管及所述第二復(fù)位晶體管的所述相應(yīng)漏極區(qū)域耦合在一起的共用結(jié)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其進(jìn)一步包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述第一晶體管及所述第二晶體管分別對應(yīng)于第一雙浮動(dòng)擴(kuò)散dfd晶體管及第二dfd晶體管，其中所述第一晶體管的所述第一源極區(qū)域及所述第二晶體管的所述第二源極區(qū)域耦合到共享浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域或不同浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中所述半導(dǎo)體襯底對應(yīng)于具有像素胞元電路系統(tǒng)的晶體管襯底，所述像素胞元電路系統(tǒng)包含所述第一晶體管及所述第二晶體管以用于讀出多個(gè)像素胞元，其中所述像素胞元電路系統(tǒng)包含形成于所述半導(dǎo)體襯底之中或之上的多個(gè)重復(fù)單元，其中包含于所述多個(gè)重復(fù)單元中的個(gè)別重復(fù)單元各自包含所述第一晶體管及所述第二晶體管的相應(yīng)實(shí)例，且其中所述多個(gè)重復(fù)單元不包含任何光電二極管。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像傳感器，其中所述多個(gè)重復(fù)單元包含第一重復(fù)單元及鄰近于所述第一重復(fù)單元的第二重復(fù)單元，且其中關(guān)于在所述第一重復(fù)單元與所述第二重復(fù)單元之間延伸的軸線而發(fā)生對稱。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像傳感器，其中包含于所述多個(gè)重復(fù)單元中的所述個(gè)別重復(fù)單元各自關(guān)于平分所述個(gè)別重復(fù)單元中的相應(yīng)一者的軸線而為鏡像對稱的。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，其中包含于所述多個(gè)重復(fù)單元中的所述個(gè)別重復(fù)單元各自包含：

17.一種多襯底圖像傳感器，其包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多襯底圖像傳感器，其中包含于所述第二襯底的所述多個(gè)重復(fù)單元中的所述重復(fù)單元進(jìn)一步包括第一重復(fù)單元及鄰近于所述第一重復(fù)單元的第二重復(fù)單元，且其中所述第二晶體管包含于所述第二重復(fù)單元中，并經(jīng)由所述柵極電極進(jìn)一步耦合到所述第一重復(fù)單元的所述第一晶體管，使得所述柵極電極對應(yīng)于所述第一晶體管及所述第二晶體管的相應(yīng)柵極電極。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多襯底圖像傳感器，其中包含于所述第二襯底的所述多個(gè)重復(fù)單元中的所述重復(fù)單元各自進(jìn)一步包括具有漏極區(qū)域的第一源極跟隨器晶體管及第二源極跟隨器晶體管，所述漏極區(qū)域?qū)?yīng)于半導(dǎo)體襯底中的共用結(jié)，所述共用結(jié)被耦合成接收供應(yīng)電壓。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多襯底圖像傳感器，其中包含于所述重復(fù)單元中的每一者中的所述第一晶體管及所述第二晶體管對應(yīng)于：

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及一種具有共享柵極架構(gòu)以用于金屬層減少的圖像傳感器。描述一種包括半導(dǎo)體襯底、第一源極區(qū)域、第二源極區(qū)域及共享柵極電極的圖像傳感器。所述半導(dǎo)體襯底包含第一側(cè)及與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)。所述第一源極區(qū)域及所述第二源極區(qū)域各自安置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)接近于所述第一側(cè)處。所述第一源極區(qū)域通過安置在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)介于所述第一源極區(qū)域與所述第二源極區(qū)域之間的隔離結(jié)構(gòu)與所述第二源極區(qū)域分隔。所述共享柵極電極安置在接近于所述半導(dǎo)體襯底的所述第一側(cè)處，并耦合到所述第一源極區(qū)域及所述第二源極區(qū)域以分別形成第一晶體管及第二晶體管。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭雅馨,后藤高行,王睿,渡邊一史
受保護(hù)的技術(shù)使用者：豪威科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5