圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及圖像傳感器，具體涉及一種選通器件。要通過(guò)本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供能夠存儲(chǔ)量增大的電荷的圖像傳感器。提供一種圖像傳感器，包括：具有控制電極和第一及第二載流電極的轉(zhuǎn)移晶體管；具有與轉(zhuǎn)移晶體管的第一載流電極耦接的第一端子的光電二極管；以及具有控制電極和第一及第二電極的選通器件，選通器件的第一及第二電極被耦接在一起并與光電二極管的第一端子耦接。本實(shí)用新型的有利技術(shù)效果之一是：實(shí)現(xiàn)了用于增大能夠存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的電荷量的圖像傳感器和方法。
【專利說(shuō)明】圖像傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一般地涉及電子學(xué)，并且更特別地涉及圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去，電子工業(yè)使用固態(tài)圖像傳感器來(lái)形成攝像系統(tǒng)。圖像傳感器包括被配置成行和列的陣列并且含有光敏器件的像素。Brannon Harris的且公開于2007年10月11日的美國(guó)專利申請(qǐng)公開案N0.2007 / 0236590A1、Gerald L印age的且公開于2008年4月3日的美國(guó)專利申請(qǐng)公開案N0.2008 / 0079830A1、于2010年8月10日頒發(fā)給SyngkwonC.Hong的美國(guó)專利N0.7,772，627B2，以及Peter Alan Levine等人的且公開于2012年3月8日的美國(guó)專利申請(qǐng)公開案N0.2012 / 0056080A1中公開了圖像傳感器。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)是能夠存儲(chǔ)于光電二極管內(nèi)的有限的電荷量。
[0003]因此，具有用于增大能夠存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的電荷量的圖像傳感器和方法將是有利的。另外，所希望的是方法和電路按成本和時(shí)間有效率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]通過(guò)本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題之一是增大能夠存儲(chǔ)于圖像圖像傳感器內(nèi)的電荷量。
[0005]根據(jù)實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種圖像傳感器，包括:具有控制電極和第一及第二載流電極的轉(zhuǎn)移晶體管；具有與轉(zhuǎn)移晶體管的第一載流電極耦接的第一端子的光電二極管；以及具有控制電極和第一及第二電極的選通器件，選通器件的第一及第二電極耦接在一起并與光電二極管的第一端子耦接。
[0006]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的第一復(fù)位晶體管，其中第一復(fù)位晶體管的第二載流電極與轉(zhuǎn)移晶體管的第二載流電極耦接。
[0007]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有輸入和輸出的放大器，該輸入與轉(zhuǎn)移晶體管的第二載流電極耦接。
[0008]在一種實(shí)施例中，放大器包括被配置為源極跟隨器器件的晶體管，源極跟隨器器件具有控制電極和第一及第二載流電極，控制電極用作放大器的輸入并且第一載流電極用作放大器的輸出。
[0009]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的選擇晶體管，第一載流電極與源極跟隨器晶體管的第二載流電極耦接。
[0010]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的第二復(fù)位晶體管，其中第二復(fù)位晶體管的第一載流電極被耦接用于接收工作電位的第一源并且第二復(fù)位晶體管的第二載流電極與光電二極管的第一端子和轉(zhuǎn)移晶體管的第一載流電極耦接。
[0011 ] 在一種實(shí)施例中，光電二極管是釘扎的光電二極管。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種圖像傳感器，包括:具有第一及第二端子的像素核心；以及與像素核心的第一端子耦接的選通器件。
[0013]在一種實(shí)施例中，像素核心包括4T像素構(gòu)造或5T像素構(gòu)造之一。
[0014]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器包括:具有控制端子和第一及第二端子的第一開關(guān)；具有與第一開關(guān)的第一端子和選通器件的第一電極耦接的第一端子的光電二極管；具有控制端子和第一及第二端子的第二開關(guān)，第二開關(guān)的第一端子與第一開關(guān)的第二端子耦接；與第二開關(guān)的第一端子稱接的存儲(chǔ)器兀件；具有輸入和輸出的放大器，輸入與存儲(chǔ)器兀件耦接；以及具有控制端子和第一及第二端子的第三開關(guān)，第三開關(guān)的第一端子與放大器的輸出耦接。
[0015]在一種實(shí)施例中，第一、第二及第三開關(guān)每個(gè)都是晶體管，并且放大器包括被配置為源極跟隨器的晶體管。
[0016]在一種實(shí)施例中，選通器件具有控制電極和第一及第二電極。
[0017]在一種實(shí)施例中，選通器件的第一及第二電極被耦接在一起并與像素核心耦接。
[0018]在一種實(shí)施例中，像素核心包括第一光電探測(cè)器，并且圖像傳感器還包括第二光電探測(cè)器，其中選通器件的第一電極與第一光電探測(cè)器耦接，并且選通器件的第二電極與第二光電探測(cè)器耦接。
[0019]本實(shí)用新型能夠用于圖像傳感器中。本實(shí)用新型的有利技術(shù)效果之一是:提供了用于增大能夠存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的電荷量的圖像傳感器和方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]根據(jù)結(jié)合附圖取得的對(duì)下面的詳細(xì)描述的理解將可更好地理解本實(shí)用新型，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且在附圖中:
[0021]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；
[0022]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；
[0023]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2的圖像傳感器在制造過(guò)程中的頂視圖；
[0024]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖3的圖像傳感器沿圖3的剖面線4-4截取的截面圖；
[0025]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖2的圖像傳感器在制造過(guò)程中的頂視圖；
[0026]圖6是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖5的圖像傳感器沿圖5的剖面線6-6截取的截面圖；
[0027]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖5的圖像傳感器沿圖5的剖面線6-6截取的截面圖；
[0028]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；圖中某些參考標(biāo)記:18A:放大器；24A:存儲(chǔ)器兀件；
[0029]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器的操作的時(shí)序圖；
[0030]圖10是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器在操作過(guò)程中的能帶圖；
[0031]圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器在操作過(guò)程中的能帶圖；
[0032]圖12是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器在操作過(guò)程中的能帶圖；
[0033]圖13是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器在操作過(guò)程中的能帶圖；
[0034]圖14是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖2和8的圖像傳感器的操作的時(shí)序圖；
[0035]圖15是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；
[0036]圖16是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；
[0037]圖17是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖16的圖像傳感器在制造過(guò)程中的頂視圖；
[0038]圖18是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖17的圖像傳感器沿圖17的剖面線18-18截取的截面圖；
[0039]圖19是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器的電路原理圖；
[0040]圖20是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖19的圖像傳感器在制造過(guò)程中的頂視圖；
[0041]圖21是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖19的圖像傳感器在制造過(guò)程中的頂視圖；以及
[0042]圖22是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖19的圖像傳感器沿圖21的剖面線22-22截取的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清晰起見，附圖中的元件并不一定是按比例的，并且在不同圖形中的相同附圖標(biāo)記指示相同的元件。因此，關(guān)于眾所周知的步驟和元件的描述和細(xì)節(jié)出于描述的簡(jiǎn)單起見而被省略。如同本文所使用的，載流電極意指使電流輸送通過(guò)器件的器件的元件，例如，MOS晶體管的源極和漏極、雙極型晶體管的發(fā)射極或集電極或者二極管的陰極或陽(yáng)極，而控制電極意指用于控制通過(guò)器件的電流的器件的元件，例如，MOS晶體管的柵極或者雙極型晶體管的基極。盡管器件在本文中被解釋為某些N溝道或P溝道器件或者某些N型或P型摻雜區(qū)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，互補(bǔ)型器件根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例也是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本文所使用的詞語(yǔ)期間、同時(shí)和之時(shí)不是意指在一旦起始動(dòng)作時(shí)動(dòng)作立即發(fā)生的嚴(yán)格術(shù)語(yǔ)，而是可以在由起始動(dòng)作引起的反應(yīng)與起始動(dòng)作之間存在稍微小的但合理的延遲，例如，傳播延遲。詞語(yǔ)近似、大約或基本上的使用意指元件的值具有預(yù)料很接近于規(guī)定值或位置的參數(shù)。但是，如同本【技術(shù)領(lǐng)域】所熟知的，總是存在防止值或位置嚴(yán)格為所規(guī)定的值或位置的小偏差。在本【技術(shù)領(lǐng)域】中已良好地確定:高達(dá)大約百分之十(10% )(并且對(duì)于半導(dǎo)體摻雜濃度，高達(dá)百分之二十(20% ))的偏差被視為偏離正好如同所描述的理想目標(biāo)的合理偏差。
[0044]應(yīng)當(dāng)注意，邏輯O的電壓電平(')也稱為邏輯低電壓，并且邏輯O的電壓的電壓電平是關(guān)于電源電壓和邏輯系列的類型的函數(shù)。例如，在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)邏輯系統(tǒng)中，邏輯O的電壓可以為電源電壓電平的30%。在5伏的晶體管-晶體管邏輯(TTL)系統(tǒng)中，邏輯O的電壓電平可以為大約0.8伏，然而對(duì)于5伏的CMOS系統(tǒng)，邏輯O的電壓電平可以為大約1.5伏。邏輯I的電壓電平(Vh)也稱為邏輯高的電壓電平，并且像邏輯O的電壓電平一樣，邏輯高的電壓電平也可以是關(guān)于電源和邏輯系列的類型的函數(shù)。例如，在CMOS系統(tǒng)中，邏輯I的電壓可以約為電源電壓電平的70%。在5伏的TTL系統(tǒng)中，邏輯I的電壓可以為大約2.4伏，然而對(duì)于5伏的CMOS系統(tǒng)，邏輯I的電壓可以為大約3.5伏。
[0045]一般地，本實(shí)用新型提供用于將電荷存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的圖像傳感器和方法。根據(jù)一種實(shí)施例，圖像傳感器包括與選通器件連接的像素核心。像素核心可以是4T像素構(gòu)造、5T像素構(gòu)造、6T像素構(gòu)造等，并且選通器件可以是被配置為電容器的半導(dǎo)體器件。舉例來(lái)說(shuō)，像素核心是包括轉(zhuǎn)移晶體管、復(fù)位晶體管、放大器、選擇晶體管、光電二極管和存儲(chǔ)器元件的四晶體管(4T)像素構(gòu)造。選通器件可以被加偏壓以在用于接受來(lái)自光電二極管的電荷的溝道區(qū)或者選通器件下方的容積區(qū)內(nèi)創(chuàng)建反型層。因而，選通器件用作為了存儲(chǔ)附加電荷而打開和關(guān)閉的門。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，光電二極管和選通器件可以是電荷完全耗盡的。應(yīng)當(dāng)注意，光電二極管是一種光電探測(cè)器。
[0046]根據(jù)另一種實(shí)施例，提供了一種用于將電荷存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的方法，包括:提供電荷接收結(jié)構(gòu)，在為將電荷存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)作準(zhǔn)備時(shí)將存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷排盡。將存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷排盡可以使光電探測(cè)器完全耗盡。響應(yīng)于對(duì)光電探測(cè)器的過(guò)充，電荷被存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)。因而，電荷同樣被存儲(chǔ)于光電探測(cè)器和電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)。存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)和光電探測(cè)器內(nèi)的電荷被轉(zhuǎn)移給存儲(chǔ)器元件，例如，浮置擴(kuò)散電容。
[0047]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖像傳感器10的電路原理圖。圖像傳感器10包括與選通器件26連接的像素核心8，其中像素核心8包括光電二極管12和轉(zhuǎn)移晶體管14。舉例來(lái)說(shuō)，光電二極管12是能夠在耗盡電壓Vpin下使電荷完全耗盡的釘扎的光電二極管，而轉(zhuǎn)移晶體管14能夠是金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，具有柵極、漏極和源極。光電二極管12可以稱為光電探測(cè)器。如同以上所討論的，柵極可以稱為控制電極，漏極可以稱為載流電極，而源極可以稱為載流電極。轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極被耦接用于接收控制信號(hào)V?，并且轉(zhuǎn)移晶體管14的源極與光電二極管12的端子連接于節(jié)點(diǎn)21。光電二極管12的另一端子可以被耦接用于接收工作電位vss的源極。舉例來(lái)說(shuō)，工作電位Vss的源極是地線。選通器件26，也稱為溢流器件、溢流門或電荷接收結(jié)構(gòu)，具有為接收控制信號(hào)VeAT而耦接的控制電極以及與光電二極管12的端子和轉(zhuǎn)移晶體管14的源極共同連接于節(jié)點(diǎn)21的電極或端子。盡管源極端子以及共同連接在一起的光電二極管12和選通器件26的端子被描述為端子，但是應(yīng)當(dāng)注意，這些端子可以由半導(dǎo)體材料的共同區(qū)形成，如同參照?qǐng)D3-7所示出的。舉例來(lái)說(shuō)，選通器件26包括具有控制電極或控制端子和電極對(duì)或端子對(duì)的器件，其中這些電極被共同連接在一起以形成與像素核心耦接的單個(gè)電極或單個(gè)端子。作為選擇，選通器件26可以包括具有控制電極或控制端子和電極對(duì)或端子對(duì)的器件。
[0048]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的四晶體管(4T)圖像傳感器IOA的電路原理圖。圖像傳感器IOA包括與選通器件26連接的像素核心8A，其中像素核心11包括光電二極管12、轉(zhuǎn)移晶體管14、復(fù)位晶體管16、被配置為源極跟隨器的晶體管18，以及選擇晶體管20。晶體管18可以稱為放大器、源極跟隨器晶體管或源極跟隨器器件。舉例來(lái)說(shuō)，光電二極管12是能夠于耗盡電壓VpIN下使電荷完全耗盡的釘扎的光電二極管,而晶體管14-20能夠是金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其中每個(gè)晶體管都具有柵極、漏極和源極。如同以上所討論的，柵極可以稱為控制電極，漏極可以稱為載流電極，而源極可以稱為載流電極。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)第一及第二可以與術(shù)語(yǔ)載波電極一起使用以區(qū)分漏極和源極電極或者源極和漏極電極。轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極可以被耦接用于接收控制信號(hào)V?，轉(zhuǎn)移晶體管14的源極與復(fù)位晶體管16的源極以及源極跟隨器晶體管18的柵極共同連接以形成節(jié)點(diǎn)22。復(fù)位晶體管16的柵極可以被耦接用于接收控制信號(hào)％^。轉(zhuǎn)移晶體管14的源極與光電二極管12的端子連接于節(jié)點(diǎn)21，并且光電二極管12的另一端子可以被耦接用于接收工作電位Vss的源極。舉例來(lái)說(shuō)，工作電位Vss的源極是地線。
[0049]工作電位Vss的源極通過(guò)電容24與節(jié)點(diǎn)22連接，該電容24可以稱為浮置擴(kuò)散電容或存儲(chǔ)器元件。節(jié)點(diǎn)22也稱為浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。復(fù)位晶體管16的源極跟隨器晶體管18的漏極被共同耦接用于接收工作電位Vplx的源極。源極跟隨器晶體管18的源極與選擇晶體管20的漏極連接。選擇晶體管20的柵極可以被耦接用于接收控制信號(hào)Vsa。選擇晶體管20的源極與列線28連接。盡管晶體管14-20已經(jīng)被示為η溝道器件，即，nMOS器件，但是這并不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。例如，晶體管可以為P溝道器件、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極型晶體管等。應(yīng)當(dāng)注意，類似于共同連接于節(jié)點(diǎn)21的端子，共同連接于節(jié)點(diǎn)22的晶體管14和16的源極以及電容24的端子可以由與晶體管18的柵極電極連接的半導(dǎo)體材料的共同區(qū)形成。[0050]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖像傳感器10在制造過(guò)程中的頂視圖。在圖3中示出的是半導(dǎo)體芯片50的一部分，包括能夠是P型導(dǎo)電性或η型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料52。摻雜區(qū)74以及摻雜區(qū)56和58被形成于半導(dǎo)體材料52的某些部分內(nèi)。摻雜區(qū)72被形成于摻雜區(qū)74之上，并且延伸到摻雜區(qū)74之內(nèi)且比摻雜區(qū)74淺。因?yàn)閾诫s區(qū)72和74彼此疊置，所以這些附圖標(biāo)記在頂視圖中標(biāo)識(shí)相同的結(jié)構(gòu)，但是沒(méi)有進(jìn)一步示于圖4中。摻雜區(qū)72和74用作光電二極管的某些部分，例如，在圖2中示出的光電二極管12。摻雜區(qū)72是導(dǎo)電類型與摻雜區(qū)56、58和74相反的。摻雜區(qū)58可以包括形成L形區(qū)域的部分58Α和58Β，并且與摻雜區(qū)56間隔開。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體材料52可以是形成于ρ型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體基板(未示出)之上的P型導(dǎo)電性的外延層，摻雜區(qū)56、58和74可以是以η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域，并且摻雜區(qū)72可以是以ρ型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域。摻雜區(qū)58Α用作可以形成浮置擴(kuò)散電容24的一部分的浮置擴(kuò)散區(qū)。根據(jù)其中摻雜區(qū)72和74形成光電二極管的實(shí)施例，其中摻雜區(qū)72是ρ型導(dǎo)電性的區(qū)域，而摻雜區(qū)74是由摻雜區(qū)72掩埋的η型導(dǎo)電性的區(qū)域，二極管區(qū)域形成能夠使電荷完全耗盡的且展現(xiàn)出低的暗漏電流的結(jié)構(gòu)。
[0051]圖3 還示出了柵極結(jié)構(gòu) 80、82、84 和 86，觸頭 88、90、92、94、96、98、100 和 102，以及互連106。根據(jù)一種實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)80用作轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)；柵極結(jié)構(gòu)82用作源極跟隨器晶體管18的柵極結(jié)構(gòu)；柵極結(jié)構(gòu)84用作選擇晶體管20的柵極結(jié)構(gòu)；而柵極結(jié)構(gòu)86用作復(fù)位晶體管16的柵極結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，互連106使摻雜區(qū)58與柵極結(jié)構(gòu)82電連接。還應(yīng)當(dāng)注意，柵極結(jié)構(gòu)包括柵極電極和柵極電介質(zhì)材料。柵極電極和柵極電介質(zhì)材料在圖4中進(jìn)一步示出并且被共同稱為柵極結(jié)構(gòu)。柵極結(jié)構(gòu)在含有電路原理圖的附圖中稱為柵極。另外，圖3示出了形成為與摻雜區(qū)74側(cè)向相鄰的且于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)120(在圖4中示出)的一部分之上的控制結(jié)構(gòu)110，其中控制結(jié)構(gòu)110具有觸頭112?？刂平Y(jié)構(gòu)110可以稱為柵極結(jié)構(gòu)并且包括電極和電介質(zhì)材料。
[0052]圖4是圖像傳感器10沿圖3的剖面線4-4截取的截面圖。在圖4中示出的是淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)120和122、例如P型導(dǎo)電性的摻雜阱124、摻雜區(qū)58A的一部分、摻雜區(qū)74的一部分以及形成于摻雜區(qū)74內(nèi)的摻雜區(qū)72的一部分。STI結(jié)構(gòu)120和122以及摻雜阱124協(xié)同使相鄰的像素相互隔離。圖4還示出了轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)80，該柵極結(jié)構(gòu)80包括形成于半導(dǎo)體材料52上的或者由其形成的柵極電介質(zhì)材料130以及形成于柵極電介質(zhì)材料130上的柵極電極132。另外，輕摻雜的漏極區(qū)134可以由半導(dǎo)體材料52的一部分以及摻雜區(qū)58的在柵極結(jié)構(gòu)80下方的且其雜質(zhì)類型可以與摻雜區(qū)74相同的部分58A形成。摻雜區(qū)72和74與控制結(jié)構(gòu)110對(duì)齊，該控制結(jié)構(gòu)110覆蓋于STI結(jié)構(gòu)120的一部分以及半導(dǎo)體材料52的位于摻雜區(qū)74與STI結(jié)構(gòu)120之間的部分之上?？刂平Y(jié)構(gòu)110包括形成于半導(dǎo)體材料52上的或者由其形成的電介質(zhì)材料136和控制電極138。電觸頭96形成于柵極電極132之上，電觸頭102形成于摻雜區(qū)58的部分58A之上或者由其形成，而電觸頭112形成于控制電極138之上。考慮到完整性，反型層140被示于控制結(jié)構(gòu)110下方并且側(cè)向位于摻雜區(qū)72與STI結(jié)構(gòu)120之間，其中反型層140可以響應(yīng)于施加于選通器件26的控制電極(例如，控制結(jié)構(gòu)110)的控制電壓VeAT而形成。
[0053]出于清晰起見，互連106已經(jīng)從圖4中省略。光電二極管12側(cè)向鄰近轉(zhuǎn)移晶體管14和浮置擴(kuò)散電容24。浮置擴(kuò)散電容24側(cè)向鄰近柵極結(jié)構(gòu)80。如同以上所討論的，摻雜區(qū)72和74協(xié)同形成光電二極管，例如，光電二極管12以及摻雜區(qū)58中用作浮置擴(kuò)散電容2458A的部分58A。
[0054]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器150在制造過(guò)程中的頂視圖。像參照?qǐng)D3所描述的圖像傳感器10 —樣，圖像傳感器150包括半導(dǎo)體芯片50，該半導(dǎo)體芯片50包括半導(dǎo)體材料52，摻雜區(qū)56和58，柵極結(jié)構(gòu)80、82、84和86，觸頭88、90、92、94、96、98、100和102，以及互連106。另外，圖像傳感器150包括用于形成光電二極管(例如，圖1和2的光電二極管12)的一部分的摻雜區(qū)72A和74A。應(yīng)當(dāng)注意，光電二極管區(qū)域74A類似于光電二極管區(qū)域74，除了它包括在控制結(jié)構(gòu)152下方的其內(nèi)可以沒(méi)有摻雜區(qū)74A和72A的雜質(zhì)材料的圓形區(qū)域之外。因?yàn)閾诫s區(qū)72A覆蓋摻雜區(qū)74A，所以附圖標(biāo)記在頂視圖中標(biāo)識(shí)相同的結(jié)構(gòu)，但是在圖6中進(jìn)一步示出。
[0055]圖像傳感器150還包括具有形成為與摻雜區(qū)74A的一部分相鄰的觸頭154的控制結(jié)構(gòu)152。舉例來(lái)說(shuō)，控制結(jié)構(gòu)152是在其內(nèi)可以沒(méi)有摻雜區(qū)74A和72A的雜質(zhì)材料的圓形區(qū)域之上的圓形控制電極，如圖6所示?？刂平Y(jié)構(gòu)(例如，控制結(jié)構(gòu)152)的形狀并不限制于圓形的。它能夠成形為方形、三角形、矩形、其它多邊形、月牙形、半圓形等。而且，控制結(jié)構(gòu)152能夠位于半導(dǎo)體材料52之上的不同位置，即，它能夠位于作為摻雜區(qū)74A和72A示出的區(qū)域的中間部分上，位于作為摻雜區(qū)74A和72A示出的區(qū)域的側(cè)向或垂直部分之上，等等。另外，可以存在多個(gè)控制結(jié)構(gòu)152，其中每個(gè)控制結(jié)構(gòu)都具有它自己的控制電極或者每個(gè)控制電極與其它控制柵極中的一個(gè)或多個(gè)共用共同的柵極電極。
[0056]圖6是圖像傳感器150沿圖5的剖面線6-6截取的截面圖。在圖6中示出的是淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)122、摻雜阱124、摻雜區(qū)58A的一部分、柵極結(jié)構(gòu)80、電介質(zhì)材料130、柵極電極132，以及參照?qǐng)D4所描述的摻雜區(qū)58的在柵極結(jié)構(gòu)80下方的部分58A。STI結(jié)構(gòu)122和摻雜阱124協(xié)同使相鄰的像素相互隔離。舉例來(lái)說(shuō)，摻雜阱124是p型導(dǎo)電性的。圖6還示出了摻雜區(qū)72A和74A?？刂齐姌O152被形成于半導(dǎo)體材料52的側(cè)向以摻雜區(qū)74A和72A為邊界的部分之上?？刂齐姌O152包括形成于半導(dǎo)體材料52上的或者由其形成的電介質(zhì)材料156以及控制導(dǎo)體158。電觸頭96被形成為與柵極結(jié)構(gòu)80接觸，電觸頭102形成于摻雜區(qū)58的部分58A之上或者由其形成，而電觸頭154被形成為與控制導(dǎo)體152接觸。考慮到完整性，反型層160被示為形成于半導(dǎo)體材料52的在控制電極152下方的并且側(cè)向位于摻雜區(qū)72A的各部分之間的部分內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意，反型層160響應(yīng)于施加于控制電極152的控制電壓而形成。
[0057]出于清晰起見，互連106已經(jīng)從圖6中省略。光電二極管12與轉(zhuǎn)移晶體管14偵U向相鄰。摻雜區(qū)58的部分58A用作浮置擴(kuò)散電容24的一部分且側(cè)向相鄰于柵極結(jié)構(gòu)80。如同以上所討論的，摻雜區(qū)72A和74A協(xié)同形成光電二極管12，并且摻雜區(qū)58的部分58A用作浮置擴(kuò)散電容24。
[0058]圖7是圖像傳感器175沿圖5的剖面線6_6的區(qū)域截取的截面圖。圖像傳感器175類似于圖像傳感器150，除了摻雜區(qū)74A和72A形成于半導(dǎo)體材料52的在控制結(jié)構(gòu)152之下的部分內(nèi)之外。
[0059]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器IOB的電路原理圖。圖像傳感器IOB包括與選通器件26連接的像素核心8B，其中像素核心8B包括光電二極管12、轉(zhuǎn)換開關(guān)14A、復(fù)位開關(guān)16A、放大器18A、選擇開關(guān)20A和存儲(chǔ)器元件24A。開關(guān)14A-20A每個(gè)都具有控制端子和一對(duì)載流端子。轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子被耦接用于接收控制信號(hào)V?，而復(fù)位開關(guān)16A的控制端子被耦接用于接收控制信號(hào)VKES。轉(zhuǎn)換開關(guān)14A具有與光電二極管12的端子連接的載流端子以及與復(fù)位開關(guān)16A的載流端子、放大器18A的輸入或輸入端子和存儲(chǔ)器元件24A的端子共同連接以形成節(jié)點(diǎn)22A的載流端子。復(fù)位開關(guān)16A的另一載流端子被耦接用于接收工作電位(例如，Vplx)的源極。光電二極管12的另一端子與存儲(chǔ)器元件24A的端子被耦接用于接收工作電位Vss的源極。舉例來(lái)說(shuō)，工作電位Vss的源極處于地電位。應(yīng)當(dāng)注意，工作`電位Vss的源極的電壓電平并不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。放大器18A具有與選擇開關(guān)20A的端子連接的輸出或載流端子、與節(jié)點(diǎn)22A連接的輸入，以及為接收工作電位Vpix的源極而耦接的端子。選擇開關(guān)20A具有為接收控制信號(hào)Vsa而耦接的控制端子、與放大器18A的輸出端子連接的端子，以及與列線28連接的端子。
[0060]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的且在滾動(dòng)快門操作模式下的圖像傳感器10、10AU0BU50或175的操作的時(shí)序圖162。應(yīng)當(dāng)注意，圖像傳感器(例如，圖像傳感器10)一般為在排列成多個(gè)行和多個(gè)列的圖像傳感器陣列(未示出)中的多個(gè)圖像傳感器之一，其中來(lái)自該多行圖像傳感器中的每個(gè)列的圖像傳感器輸出與陣列中的每行圖像傳感器的共用列28耦接。圖像傳感器陣列形成于在共同的共用晶圓或基板上的半導(dǎo)體材料層內(nèi)，該晶圓或基板可以包括圖像傳感器的其它元件和電路。時(shí)序圖162包括示出信號(hào)VKES，Vgat,Vten, Vsel, Vcne 和 Vcns 的曲線 162A，162B, 162C，162D，162E 和 162F。在時(shí)間 tQ，信號(hào) VKES，Vgat,Vten, Vsel, Vcw^P Vcns處于邏輯低的電壓電平。在時(shí)間h，在選通器件26的控制端子處的控制信號(hào)Vmt以及在晶體管16的控制端子(或者復(fù)位開關(guān)16A的控制端子)處的控制信號(hào)Vees轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H。響應(yīng)于電壓VeAT和Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，選通器件26和浮置擴(kuò)散電容24 (或存儲(chǔ)器元件24A)被復(fù)位。在時(shí)間t2，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)Vten轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，使光電二極管12復(fù)位。
[0061]根據(jù)其中光電二極管12能夠被完全耗盡的實(shí)施例，使光電二極管12復(fù)位會(huì)使存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的全部或基本上全部電荷排盡，以便為電荷積分作準(zhǔn)備，即，光電二極管12完全耗盡或者基本上完全耗盡。根據(jù)一種實(shí)施例，使選通器件26復(fù)位會(huì)使在選通器件26中的全部或基本上全部電荷排盡，以便為在選通器件26內(nèi)存儲(chǔ)電荷作準(zhǔn)備，即，在將額外的電話存儲(chǔ)于選通器件26內(nèi)之前。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D10，圖中示出了用于說(shuō)明形成于選通器件26的控制電極和光電二極管12之下的溝道區(qū)基本上完全耗盡的能帶圖。應(yīng)當(dāng)注意，在其它實(shí)施例中，這些區(qū)域可以不完全耗盡，但是在這些區(qū)域內(nèi)的電荷是很低的。還應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于η溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是電子，而對(duì)于P溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是空穴。
[0062]在時(shí)間t3，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)V?轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖巾憫?yīng)于控制電壓V?在時(shí)間t3轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?，轉(zhuǎn)移晶體管14截止，關(guān)閉轉(zhuǎn)移門并且開始圖像傳感器行(例如，行X)的積分階段tINT(未示出)，在該積分階段tINT中圖像被采集。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D11，圖中示出了用于說(shuō)明由光產(chǎn)生的電荷被光電二極管12俘獲的能帶圖。在時(shí)間t4，控制電壓Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絍ljt5響應(yīng)于轉(zhuǎn)移門的關(guān)閉，即，轉(zhuǎn)移晶體管14的截止,光產(chǎn)生的電荷在光電二極管12中被俘獲。
[0063]響應(yīng)于光電二極管12的電荷(例如，電子或空穴)過(guò)充，其電位上升到超過(guò)選通器件26的溝道電位的電平，并且電荷流入選通器件26的溝道區(qū)之內(nèi)。圖12是用于示出由光電二極管12俘獲的電荷超過(guò)選通器件26的溝道電位并且流入其溝道區(qū)內(nèi)的能帶圖。施加于選通器件26的高電壓在半導(dǎo)體材料的受選通器件26的控制電極控制的部分內(nèi)生成反型層，并且允許存儲(chǔ)大量的電荷，因?yàn)閳D4和6各自的氧化層136或156的電容密度是相對(duì)較高的，例如，對(duì)于厚的氧化物，電容密度為大約5毫微微法拉/平方微米(fF / μ m2)。額外的存儲(chǔ)電容在沒(méi)有顯著增大圖像傳感器尺寸的情況下擴(kuò)展了滿阱電荷。
[0064]在時(shí)間t5，在選通器件26的控制端子處的控制信號(hào)VeAT以及在晶體管16的控制端子(或復(fù)位開關(guān)16A的控制端子)處的控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H。響應(yīng)于電壓Vmt和Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，選通器件26和浮置擴(kuò)散電容24針對(duì)行(x+1)來(lái)復(fù)位。在時(shí)間t6，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，使光電二極管12復(fù)位并且開始圖像傳感器行中的行(χ+l)的積分階段tINT。
[0065]根據(jù)其中光電二極管12能夠被完全耗盡的一種實(shí)施例，使光電二極管12復(fù)位會(huì)使存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的全部或基本上全部電荷排盡。根據(jù)一種實(shí)施例，使溢流器件26復(fù)位會(huì)使在溢流器件26內(nèi)的全部或基本上全部電荷排盡。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D10，圖中示出了用于說(shuō)明形成于溢流器件26的控制電極之下的溝道區(qū)以及光電二極管12基本上完全耗盡的能帶圖。應(yīng)當(dāng)注意，在其它實(shí)施例中，這些區(qū)域可以不完全耗盡，但是在這些區(qū)域內(nèi)的電荷是很低的。還應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于η溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是電子，而對(duì)于P溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是空穴。
[0066]在時(shí)間t7，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖巾憫?yīng)于控制電壓Vten在時(shí)間t7轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?，轉(zhuǎn)移晶體管14截止，關(guān)閉轉(zhuǎn)移門并且開始后一行圖像傳感器(即，行(x+1))的積分階段(未示出)，在該積分階段中圖像被采集。在時(shí)間t8，控制電壓Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖巾憫?yīng)于轉(zhuǎn)移門的關(guān)閉，即，轉(zhuǎn)移晶體管14的截止,光產(chǎn)生的電荷在光電二極管12中被俘獲。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D11，能帶圖被示出，并且示出了由光產(chǎn)生的電荷被光電二極管12俘獲。
[0067]響應(yīng)于光電二極管12的電荷(例如，電子或空穴)過(guò)充，其電位上升到超過(guò)選通器件26的溝道電位的電平，并且電荷流入選通器件26的溝道區(qū)之內(nèi)。圖12是示出由光電二極管12俘獲的電荷超過(guò)選通器件26的溝道電位并且流入其溝道區(qū)內(nèi)的能帶圖。如同以上所討論的，施加于選通器件26的高電壓允許存儲(chǔ)大量的電荷，因?yàn)樵趫D4和6中示出的各自的氧化層136或156的電容密度是相對(duì)較高的，例如，對(duì)于厚的氧化物，電容密度為大約5毫微微法拉/平方微米(fF / μπι2)。額外的存儲(chǔ)電容在沒(méi)有顯著增大圖像傳感器尺寸的情況下擴(kuò)展了滿阱電荷。
[0068]在時(shí)間t9，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，使浮置擴(kuò)散電容24 (或存儲(chǔ)器元件24A)復(fù)位。在時(shí)間t1(l，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，并且在時(shí)間tn，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓，以便為讀出圖像傳感器行中的行X作準(zhǔn)備，其中X是整數(shù)。在時(shí)間t12，控制信號(hào)Vaffi轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，從而讀出選自行X中的像素的像素信號(hào)值。在時(shí)間t13，控制信號(hào)Vcnk轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?br> [0069]在時(shí)間t14，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而使電荷從光電二極管12和溢流器件26經(jīng)由轉(zhuǎn)移晶體管14(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A)轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散電容24。在時(shí)間t15，控制信號(hào)VeAT轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖綀D13是示出存儲(chǔ)于光電二極管12和溢流器件26內(nèi)的電荷被轉(zhuǎn)移給浮置擴(kuò)散電容24的能帶圖。
[0070]在時(shí)間t16，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓，從而使轉(zhuǎn)移晶體管14截止，并且在時(shí)間t17，控制信號(hào)Vcms轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而讀出像素信號(hào)值。在時(shí)間t18，控制信號(hào)Vras轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0071]在時(shí)間t19，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0072]在時(shí)間t2(l，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，從而使浮置擴(kuò)散電容24 (或存儲(chǔ)器元件24A)復(fù)位。在時(shí)間t21，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，并且在時(shí)間t22，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?，以便為讀出像素行的行(x+1)作準(zhǔn)備。在時(shí)間t23，控制信號(hào)Vcnk轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而讀出選自像素行的行(x+1)中的像素的像素信號(hào)值。在間t24，控制信號(hào)Vcnk轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?br> [0073]在時(shí)間t25，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而使電荷經(jīng)由轉(zhuǎn)移晶體管14(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A)從光電二極管12和溢流器件26轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散電容24。在時(shí)間t26，控制信號(hào)VeAT轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0074]在時(shí)間t27，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖綇亩罐D(zhuǎn)移晶體管14截止，并且在時(shí)間t28，控制信號(hào)Vcms轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而讀出像素信號(hào)值。在時(shí)間t29，控制信號(hào)Vras轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0075]在時(shí)間t3(l，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0076]圖14是用于根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的且在快照快門操作模式下的圖像傳感器
10、10A、10B、150或175的操作的時(shí)序圖170。應(yīng)當(dāng)注意，在快照快門模式下，復(fù)位和轉(zhuǎn)移操作是用于全部像素的全局操作，即，控制信號(hào)Vkes和Vten是全局信號(hào)，并且讀出是基于行的。時(shí)序圖 170 包括分別示出信號(hào) VKES，Vgat, Vten, Vsel, Vcne 和 Vcns 的曲線 170A，170B, 170C, 170D，170E和170F。在時(shí)間h，信號(hào)VKES，Vgat, Vten, Vsel, Vcne和Vcms處于邏輯低的電壓電平。在時(shí)間h，在選通器件26的控制端子處的控制信號(hào)VeAT以及在晶體管16的控制端子(或復(fù)位開關(guān)16A的控制端子)處的控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H。響應(yīng)于電壓VeAT和Vees轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，選通器件26和浮置擴(kuò)散電容24 (或存儲(chǔ)器元件24A)被復(fù)位。在時(shí)間t2，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)Vten轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，從而使光電二極管12復(fù)位。
[0077]根據(jù)其中光電二極管12能夠被完全耗盡的一種實(shí)施例，使光電二極管12復(fù)位會(huì)使存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的全部或基本上全部電荷排盡。使溢流器件26復(fù)位會(huì)使在溢流器件26內(nèi)的全部或基本上全部電荷排盡。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D10，圖中示出了用于說(shuō)明形成于溢流器件26的控制電極之下的溝道區(qū)和光電二極管12基本上完全耗盡的能帶圖。應(yīng)當(dāng)注意，在其它實(shí)施例中，這些區(qū)域可以不完全耗盡，但是在這些區(qū)域內(nèi)的電荷是很低的。還應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于η溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是電子，而對(duì)于P溝道器件，存儲(chǔ)于光電二極管12內(nèi)的電荷是空穴。
[0078]在時(shí)間t3，在轉(zhuǎn)移晶體管14的控制端子(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A的控制端子)處的控制信號(hào)V?轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖巾憫?yīng)于控制電壓V?在時(shí)間t3轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖?，轉(zhuǎn)移晶體管14截止，關(guān)閉轉(zhuǎn)移門并且開始所有像素的積分階段tINT (未示出)，在該積分階段中圖像在快照快門操作模式下被采集的。在時(shí)間t4，控制電壓Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖巾憫?yīng)于轉(zhuǎn)移門的關(guān)閉，即，轉(zhuǎn)移晶體管14的截止,光產(chǎn)生的電荷在光電二極管12中被俘獲。簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D11，圖中示出了用于說(shuō)明由光產(chǎn)生的電荷被光電二極管12俘獲的能帶圖。
[0079]響應(yīng)于光電二極管12的電荷(例如，電子或空穴)過(guò)充，其電位上升到超過(guò)選通器件26的溝道電位的電平，并且電荷流入選通器件26的溝道區(qū)之內(nèi)。圖12是示出由光電二極管12俘獲的電荷超過(guò)選通器件26的溝道電位并且流入其溝道區(qū)內(nèi)的能帶圖。施加于選通器件26的高電壓允許存儲(chǔ)大量的電荷，因?yàn)閳D4和6各自的氧化層136或156的電容密度是相對(duì)較高的，例如，對(duì)于厚的氧化物，電容密度為大約5毫微微法拉/平方微米(fF / μ m2)。額外的存儲(chǔ)電容在沒(méi)有顯著增大圖像傳感器尺寸的情況下擴(kuò)展了滿阱電荷。
[0080]在時(shí)間t5,復(fù)位控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，并且在時(shí)間t6，復(fù)位控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。復(fù)位信號(hào)在時(shí)間t5用作全局復(fù)位，以防止復(fù)位值在積分期間被漏掉。
[0081]在時(shí)間t7，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，并且在時(shí)間t8，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而使電荷經(jīng)由轉(zhuǎn)移晶體管14(或轉(zhuǎn)換開關(guān)14A)從光電二極管12和溢流器件26轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散電容24。在時(shí)間t9，控制信號(hào)VeAT轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖綀D13是用于示出存儲(chǔ)于光電二極管12和溢流器件26內(nèi)的電荷被轉(zhuǎn)移給浮置擴(kuò)散電容24的能帶圖。
[0082]在時(shí)間t1(l，控制信號(hào)Vtkn轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓，從而使轉(zhuǎn)移晶體管14截止，并且在時(shí)間tn，控制信號(hào)Vcms轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而讀出像素信號(hào)值。在時(shí)間t12，控制信號(hào)Vras轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。[0083]在時(shí)間t13，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍H，從而使浮置擴(kuò)散電容24 (或存儲(chǔ)器元件24A)復(fù)位以使行被讀出。應(yīng)當(dāng)注意，控制信號(hào)Vkes在時(shí)間t13是基于行的復(fù)位信號(hào)。在時(shí)間t14，控制信號(hào)Vkes轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0084]在時(shí)間t15，控制信號(hào)Vcm轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺叩碾妷弘娖絍h，從而讀出所選行的像素信號(hào)值。在時(shí)間t16，控制信號(hào)Vaffi轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖桨恕?br> [0085]在時(shí)間t17，控制信號(hào)Vsa轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷偷碾妷弘娖絓。
[0086]圖15是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器200的電路原理圖。圖像傳感器200包括與選通器件26連接的像素核心8C，其中像素核心8C包括光電二極管12、轉(zhuǎn)移晶體管14、復(fù)位晶體管16、源極跟隨器晶體管18、選擇晶體管20以及參照?qǐng)D2所描述的浮置擴(kuò)散電容24。像素核心SC，并且因而圖像傳感器200，還包括具有為接收工作電位Vdd的源極而耦接的漏極的全局復(fù)位晶體管204。全局復(fù)位晶體管204的源極、光電二極管12的端子、轉(zhuǎn)移晶體管14的漏極以及選通器件26的端子被連接于節(jié)點(diǎn)206。全局復(fù)位晶體管204還包括為接收全局復(fù)位控制信號(hào)VeKES而耦接的柵極。因此，圖像傳感器200包括與選通器件26連接的五晶體管(5T)像素核心。
[0087]圖16是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器250的電路原理圖。圖像傳感器250包括與選通器件252連接的像素核心8(參照?qǐng)D1描述的)，其中像素核心8包括光電二極管12和轉(zhuǎn)移晶體管14。圖像傳感器250還包括光電二極管12A。舉例來(lái)說(shuō)，光電二極管12和12A是能夠分別于耗盡電壓Vp1n和Vp1na下使電荷完全耗盡的釘扎的光電二極管。應(yīng)當(dāng)注意，光電二極管12和12A可以是相同類型的光電二極管，但是它們也可以具有不同的耗盡電壓。光電二極管12和12A可以稱為光電探測(cè)器。因?yàn)楹谋M電壓可以是不同的，所以它們已經(jīng)由標(biāo)簽VPIdP Vpina來(lái)標(biāo)識(shí)。轉(zhuǎn)移晶體管14已經(jīng)參照?qǐng)D1所示的圖像傳感器10進(jìn)行了描述。轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極被耦接用于接收控制信號(hào)V?，并且轉(zhuǎn)移晶體管14的漏極與光電二極管12的端子連接于節(jié)點(diǎn)21。選通器件252具有為接收選通控制信號(hào)VeAT而耦接的控制電極、與光電二極管12的端子和轉(zhuǎn)移晶體管14的源極共同連接于節(jié)點(diǎn)21的端子，以及與光電二極管12A的端子連接的端子。光電二極管12和12A的其它端子可以被耦接用于接收工作電位Vss的源極。舉例來(lái)說(shuō)，工作電位Vss的源極是地線。選通器件252也可以稱為溢流器件、溢流門或電荷接收結(jié)構(gòu)，而選通器件252的端子可以稱為電極。盡管源極端子以及共同連接在一起的光電二極管12的和選通器件252的端子被描述為端子，但是應(yīng)當(dāng)注意，這些端子可以由參照?qǐng)D17和18所示出的半導(dǎo)體材料的共同區(qū)域形成。
[0088]圖17是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器250在制造過(guò)程中的頂視圖。圖17所示出的是包括能夠?yàn)镻型導(dǎo)電性或η型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料256的半導(dǎo)體芯片254的一部分。摻雜區(qū)260和摻雜區(qū)262形成于半導(dǎo)體材料256的某些部分內(nèi)。摻雜區(qū)258形成于摻雜區(qū)262之上并延伸到其內(nèi)，并且比摻雜區(qū)262淺。摻雜區(qū)258、260和262參照?qǐng)D18來(lái)進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，摻雜區(qū)258和262通過(guò)單個(gè)矩形結(jié)構(gòu)來(lái)示出，因?yàn)閾诫s區(qū)258覆蓋摻雜區(qū)262。摻雜區(qū)258和262用作光電二極管(例如，圖16所示的光電二極管12)的某些部分。摻雜區(qū)258是導(dǎo)電類型與摻雜區(qū)260和262相反的。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體材料256可以為形成于P型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體基板(未示出)之上的P型導(dǎo)電性的外延層，摻雜區(qū)260和262可以是以η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域，而摻雜區(qū)258可以是以P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域。根據(jù)其中摻雜區(qū)258和262形成光電二極管的實(shí)施例，其中摻雜區(qū)258是P型導(dǎo)電性的區(qū)域，而摻雜區(qū)262是由摻雜區(qū)258掩埋的η型導(dǎo)電性的區(qū)域，光電二極管區(qū)域形成能夠使電荷完全耗盡的且展現(xiàn)出低的暗漏電流的結(jié)構(gòu)。
[0089]圖17還示出了柵極結(jié)構(gòu)264以及形成于柵極結(jié)構(gòu)264上的觸頭266。根據(jù)一種實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)264用作轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)。如同以上所討論的，柵極結(jié)構(gòu)包括柵極電極和柵極電介質(zhì)材料。柵極電極和柵極電介質(zhì)材料在圖18中進(jìn)一步示出并且被共同稱為柵極結(jié)構(gòu)。柵極結(jié)構(gòu)在含有電路原理圖的附圖中稱為柵極。另外，圖17示出了形成于摻雜區(qū)262的一部分之上的控制結(jié)構(gòu)268。舉例來(lái)說(shuō),控制結(jié)構(gòu)268是結(jié)構(gòu)形成于摻雜區(qū)256的一部分之上的方形環(huán)狀。摻雜區(qū)258和262各自的部分258Α和262Α處于由環(huán)形控制結(jié)構(gòu)268包圍的半導(dǎo)體材料256的一部分內(nèi)，而摻雜區(qū)258和262各自的部分258Β和262Β處于環(huán)形控制結(jié)構(gòu)268之外?？刂平Y(jié)構(gòu)268可以稱為柵極結(jié)構(gòu)并且包括電極和電介質(zhì)材料。觸頭270形成于控制結(jié)構(gòu)268上。應(yīng)當(dāng)注意，控制結(jié)構(gòu)268的環(huán)形形狀的類型并不受制。例如，環(huán)形形狀可以為橢圓環(huán)形、圓環(huán)形、三角環(huán)形、五角環(huán)形、其它多邊形環(huán)形等。
[0090]圖18是圖像傳感器250沿圖17的剖面線18_18截取的截面圖。圖18所示出的是摻雜區(qū)260的一部分、摻雜區(qū)262的某些部分以及形成于摻雜區(qū)262內(nèi)的摻雜區(qū)258的某些部分。圖18還示出了轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)264，該柵極結(jié)構(gòu)264包括形成于半導(dǎo)體材料256的一部分上或者由其形成的柵極電介質(zhì)材料272以及形成于柵極電介質(zhì)材料272上的柵極電極274?？刂齐姌O268覆蓋在摻雜區(qū)258的各部分之間的半導(dǎo)體材料256的一部分。控制電極268包括形成于半導(dǎo)體材料256上的或由其形成的電介質(zhì)材料276以及控制電極278。電觸頭270被形成于控制電極268之上。考慮到完整性，反型層280被示為響應(yīng)于控制電壓VGAT(例如，施加于控制電極268的控制電壓VGAT)被施加于選通器件252的控制電極而形成于位于控制電極268下方的半導(dǎo)體材料256的某些部分以及摻雜區(qū)258的側(cè)向相鄰部分內(nèi)。
[0091]圖19是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的四晶體管(4Τ)圖像傳感器300的電路原理圖。圖像傳感器300類似于圖2所示的圖像傳感器10Α，除了選通器件26已經(jīng)由選通器件252替換并且光電二極管12Α已經(jīng)與選通器件252耦接之外。因此，選通器件252具有與節(jié)點(diǎn)21連接的端子、與光電二極管12Α的端子連接的端子以及為接收控制信號(hào)VeAT而耦接的控制端子或電極。光電二極管12Α的另一端子被耦接用于接收工作電位Vss的源極。光電二極管12，晶體管14、16、18和20，浮置擴(kuò)散電容24，以及列線28都已經(jīng)參照?qǐng)D2進(jìn)行了描述。
[0092]圖20是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的圖像傳感器300在制造過(guò)程中的頂視圖。在圖20中示出的是包括能夠?yàn)镻型導(dǎo)電性或η型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料256的半導(dǎo)體芯片254的一部分。摻雜區(qū)262、56和260形成于半導(dǎo)體材料256的某些部分內(nèi)。摻雜區(qū)258形成于摻雜區(qū)262之上并延伸到其內(nèi)，并且比摻雜區(qū)262淺。應(yīng)當(dāng)注意，摻雜區(qū)258和262通過(guò)單個(gè)矩形結(jié)構(gòu)來(lái)示出，因?yàn)閾诫s區(qū)258覆蓋摻雜區(qū)262。摻雜區(qū)258和262用作光電二極管(例如，圖19所示的光電二極管12和12Α)的某些部分。摻雜區(qū)258是導(dǎo)電類型與摻雜區(qū)56、260和262相反的。摻雜區(qū)260可以包括用于形成L形區(qū)域的部分260Α和260Β，并且與摻雜區(qū)56間隔開。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體材料256可以是形成于P型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體基板(未不出)之上的P型導(dǎo)電性的外延層，摻雜區(qū)56、260和262可以是以η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域，而摻雜區(qū)258可以是以P型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域。摻雜區(qū)260Α用作可以形成浮置擴(kuò)散電容24的一部分的浮置擴(kuò)散區(qū)。根據(jù)其中摻雜區(qū)258和262形成光電二極管12和12A的實(shí)施例，其中摻雜區(qū)258是P型導(dǎo)電性的區(qū)域，而摻雜區(qū)262是由摻雜區(qū)258掩埋的η型導(dǎo)電性的區(qū)域，光電二極管12和12Α是能夠使電荷完全耗盡的且展現(xiàn)出低的暗漏電流的結(jié)構(gòu)。
[0093]圖20還示出了已經(jīng)參照?qǐng)D3進(jìn)行了描述的柵極結(jié)構(gòu)80、82、84和86，觸頭88、90、92、94、96、98、100和102，以及互連106。另外，圖20示出了形成為與摻雜區(qū)262側(cè)向相鄰的控制結(jié)構(gòu)或控制電極268以及觸頭270?？刂平Y(jié)構(gòu)268可以稱為柵極結(jié)構(gòu)并且包括電極和電介質(zhì)材料。
[0094]圖21是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的圖像傳感器305在制造過(guò)程中的頂視圖。在圖21中示出的是包括能夠?yàn)镻型導(dǎo)電性或η型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體材料256的半導(dǎo)體芯片254的一部分。摻雜區(qū)260和摻雜區(qū)302形成于半導(dǎo)體材料256的某些部分內(nèi)。摻雜區(qū)304形成于摻雜區(qū)302之上并延伸到其內(nèi)，并且比摻雜區(qū)302淺。應(yīng)當(dāng)注意，摻雜區(qū)302和304通過(guò)單個(gè)矩形結(jié)構(gòu)來(lái)示出，因?yàn)閾诫s區(qū)304覆蓋摻雜區(qū)302。摻雜區(qū)302和304用作光電二極管(例如，圖16所示的光電二極管12和12Α)的某些部分。摻雜區(qū)304是導(dǎo)電類型與摻雜區(qū)260和302相反的。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體材料256可以為形成于ρ型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體基板(未示出)之上的P型導(dǎo)電性的外延層，摻雜區(qū)260和302可以是以η型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域，而摻雜區(qū)304可以是以ρ型導(dǎo)電性的雜質(zhì)材料摻雜的區(qū)域。根據(jù)其中摻雜區(qū)302和304形成光電二極管的實(shí)施例，其中摻雜區(qū)304是ρ型導(dǎo)電性的區(qū)域，而摻雜區(qū)302是由摻雜區(qū)304掩埋的η型導(dǎo)電性的區(qū)域，光電二極管12和12Α形成能夠使電荷完全耗盡的且展現(xiàn)出低的暗漏電流的結(jié)構(gòu)。
[0095]圖21還示出了柵極結(jié)構(gòu)264以及形成于柵極結(jié)構(gòu)264上的觸頭266。根據(jù)一種實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)264用作轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)。如同以上所討論的，柵極結(jié)構(gòu)包括柵極電極和柵極電介質(zhì)材料。柵極電極和柵極電介質(zhì)材料在圖22中進(jìn)一步示出并且被共同稱為柵極結(jié)構(gòu)。柵極結(jié)構(gòu)在含有電路原理圖的附圖中稱為柵極。另外，圖21示出了形成于摻雜區(qū)256的一部分之上控制結(jié)構(gòu)306，其中控制結(jié)構(gòu)306延伸到摻雜區(qū)304之上。舉例來(lái)說(shuō)，控制結(jié)構(gòu)306是形成于摻雜區(qū)256的一部分之上的矩形結(jié)構(gòu)?？刂平Y(jié)構(gòu)306可以稱為柵極結(jié)構(gòu)并且包括電極和電介質(zhì)材料。觸頭308形成于控制結(jié)構(gòu)306上。應(yīng)當(dāng)注意,控制結(jié)構(gòu)306并不限制為矩形結(jié)構(gòu)。
[0096]圖22是圖像傳感器305沿圖21的剖面線22_22截取的截面圖。在圖22中示出的是摻雜區(qū)260的一部分、摻雜區(qū)302的某些部分，以及在摻雜區(qū)302內(nèi)的摻雜區(qū)304的某些部分。圖22還示出了轉(zhuǎn)移晶體管14的柵極結(jié)構(gòu)264，該柵極結(jié)構(gòu)264包括形成于半導(dǎo)體材料256的一部分上或由其形成的柵極電介質(zhì)材料272以及形成于柵極電介質(zhì)材料272上的柵極電極274?？刂齐姌O306覆蓋在摻雜區(qū)302和304的各部分之間的半導(dǎo)體材料256的一部分?？刂齐姌O308包括形成于半導(dǎo)體材料256上的或由其形成的電介質(zhì)材料312以及控制電極314。電觸頭308形成于控制電極310之上?？紤]到完整性，圖中示出了可以響應(yīng)于施加于選通器件252的控制電極的控制電壓VGAT (例如，施加于控制電極306的控制電壓VGAT)而形成于半導(dǎo)體材料256的在控制電極306下方的部分以及摻雜區(qū)304的側(cè)向相鄰部分內(nèi)的反型層316。
[0097]至此，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本文已經(jīng)提供了用于將電荷存儲(chǔ)于圖像傳感器內(nèi)的圖像傳感器和方法。根據(jù)一種實(shí)施例，圖像傳感器包括與光電二極管及晶體管連接的溢流選通器件。根據(jù)其它實(shí)施例，圖像傳感器包括與像素核心連接的溢流選通器件，該圖像傳感器可以包括，例如，4T像素、5T像素、6T像素等。應(yīng)當(dāng)理解，像素核心的類型并不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。像素核心可以是4T像素構(gòu)造、5T像素構(gòu)造、6T像素構(gòu)造等。溢流選通器件用作允許收集來(lái)自像素核心的光電二極管的電荷的門，并且用作所收集電荷的存儲(chǔ)位置。溢流選通器件可以被配置用于收集電子或空穴。根據(jù)另一種實(shí)施例，用于在圖像傳感器內(nèi)存儲(chǔ)電荷的方法包括:提供電荷接收結(jié)構(gòu)，將電荷接收結(jié)構(gòu)耦接至光電探測(cè)器，以及將電荷存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷由電荷接收結(jié)構(gòu)響應(yīng)于光產(chǎn)生的電子而接收。
[0098]根據(jù)實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種圖像傳感器包括:具有控制電極和第一及第二載流電極的轉(zhuǎn)移晶體管；具有與轉(zhuǎn)移晶體管的第一載流電極耦接的第一端子的光電二極管；以及具有控制電極和第一及第二電極的選通器件，選通器件的第一及第二電極耦接在一起并與光電二極管的第一端子耦接。
[0099]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的第一復(fù)位晶體管，其中第一復(fù)位晶體管的第二載流電極與轉(zhuǎn)移晶體管的第二載流電極耦接。
[0100]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有輸入和輸出的放大器，該輸入與轉(zhuǎn)移晶體管的第二載流電極耦接。
[0101]在一種實(shí)施例中，放大器包括被配置為源極跟隨器器件的晶體管，源極跟隨器器件具有控制電極和第一及第二載流電極，控制電極用作放大器的輸入，而第一載流電極用作放大器的輸出。
[0102]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的選擇晶體管，第一載流電極與源極跟隨器晶體管的第二載流電極耦接。
[0103]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器還包括具有控制電極和第一及第二載流電極的第二復(fù)位晶體管，其中第二復(fù)位晶體管的第一載流電極被耦接用于接收工作電位的第一源，并且第二復(fù)位晶體管的第二載流電極與光電二極管的第一端子和轉(zhuǎn)移晶體管的第一載流電極耦接。
[0104]在一種實(shí)施例中，光電二極管是釘扎的光電二極管。
[0105]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種圖像傳感器，包括:具有第一及第二端子的像素核心；以及與像素核心的第一端子耦接的選通器件。
[0106]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器核心包括4T圖像傳感器或5T圖像傳感器之一。
[0107]在一種實(shí)施例中，圖像傳感器包括:具有控制端子和第一及第二端子的第一開關(guān)；具有與第一開關(guān)的第一端子和選通器件的第一電極耦接的第一端子的光電二極管；具有控制端子和第一及第二端子的第二開關(guān)，第二開關(guān)的第一端子與第一開關(guān)的第二端子耦接；與第二開關(guān)的第一端子稱接的存儲(chǔ)器兀件；具有輸入和輸出的放大器，該輸入與存儲(chǔ)器兀件耦接；以及具有控制端子和第一及第二端子的第三開關(guān)，第三開關(guān)的第一端子與放大器的輸出耦接。
[0108]在一種實(shí)施例中，第一、第二及第三開關(guān)每個(gè)都是晶體管，并且放大器包括被配置為源極跟隨器的晶體管。
[0109]在一種實(shí)施例中，選通器件具有控制電極和第一及第二電極。[0110]在一種實(shí)施例中，選通器件的第一及第二電極被耦接在一起并與像素核心耦接。
[0111]在一種實(shí)施例中，像素核心包括第一光電探測(cè)器，并且圖像傳感器還包括第二光電探測(cè)器，其中選通器件的第一電極與第一光電探測(cè)器耦接，并且選通器件的第二電極與第二光電探測(cè)器耦接。
[0112]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種用于在圖像傳感器內(nèi)存儲(chǔ)電荷的方法，包括:提供電荷接收結(jié)構(gòu)；以及將電荷存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷由電荷接收結(jié)構(gòu)響應(yīng)于光產(chǎn)生的電子而接收。
[0113]在一種實(shí)施例中，該方法還包括將存儲(chǔ)于光電探測(cè)器內(nèi)的電荷以及存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)器元件。
[0114]在一種實(shí)施例中，將存儲(chǔ)于光電探測(cè)器內(nèi)的電荷以及存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)器元件包括將電荷轉(zhuǎn)移到浮置擴(kuò)散電容。
[0115]在一種實(shí)施例中，該方法還包括在將額外的電荷存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)之前將存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷排盡。
[0116]在一種實(shí)施例中，將存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷排盡包括使光電探測(cè)器完全耗盡。
[0117]在一種實(shí)施例中，將電荷存儲(chǔ)于電荷接收結(jié)構(gòu)內(nèi)包括在半導(dǎo)體材料的一部分內(nèi)生成受控制電極控制的反型層。
[0118]盡管本文已經(jīng)公開了具體的實(shí)施例，但是這并非意指本實(shí)用新型限制于所公開的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本實(shí)用新型的精神的情況下可能進(jìn)行修改和變更。這意指，本實(shí)用新型包含屬于本權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有此類修改和變更。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感器，其特征在于包括: 具有控制電極和第一及第二載流電極的轉(zhuǎn)移晶體管； 具有與所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述第一載流電極耦接的第一端子的光電二極管；以及 具有控制電極和第一及第二電極的選通器件，所述選通器件的所述第一及第二電極被耦接在一起并與所述光電二極管的所述第一端子耦接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于還包括:具有控制電極和第一及第二載流電極的第一復(fù)位晶體管，其中所述第一復(fù)位晶體管的所述第二載流電極與所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述第二載流電極耦接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于還包括:具有輸入端和輸出端的放大器，所述輸入端與所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述第二載流電極耦接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于所述放大器包括被配置為源極跟隨器器件的晶體管，所述源極跟隨器器件具有控制電極和第一及第二載流電極，所述控制電極用作所述放大器的所述輸入端，并且所述第一載流電極用作所述放大器的所述輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其特征在于還包括:具有控制電極和第一及第二載流電極的選擇晶體管，所述第一載流電極與所述源極跟隨器晶體管的所述第二載流電極耦接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于還包括:具有控制電極和第一及第二載流電極的第二復(fù)位晶體管，其中所述第二復(fù)位晶體管的所述第一載流電極被耦接用于接收工作電位的第一源，并且所述第二復(fù)位晶體管的所述第二載流電極與所述光電二極管的所述第一端子和所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述第一載流電極耦接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于所述光電二極管是釘扎的光電二極管。
8.一種圖像傳感器，其特征在于包括: 具有第一及第二端子的像素核心；以及 與所述像素核心的所述第一端子耦接的選通器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于:所述像素核心包括4T像素構(gòu)造或5T像素構(gòu)造之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，所述圖像傳感器的特征在于包括: 具有控制端子和第一及第二端子的第一開關(guān)； 光電二極管，具有第一端子，所述第一端子與所述第一開關(guān)的所述第一端子耦接并且與所述選通器件的所述第一電極耦接； 具有控制端子和第一及第二端子的第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的所述第一端子與所述第一開關(guān)的所述第二端子耦接； 與所述第二開關(guān)的所述第一端子耦接的存儲(chǔ)器元件； 具有輸入端和輸出端的放大器，所述輸入端與所述存儲(chǔ)器元件耦接；以及 具有控制端子和第一及第二端子的第三開關(guān)，所述第三開關(guān)的所述第一端子與所述放大器的所述輸出端耦接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像傳感器，其特征在于所述第一、第二及第三開關(guān)中的每一個(gè)都是晶體管，并且所述放大器包括被配置為源極跟隨器的晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于所述選通器件具有控制電極和第一及第二電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像傳感器，其特征在于所述選通器件的所述第一及第二電極被耦接在一起并與所述像素核心耦接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像傳感器，其特征在于所述像素核心包括第一光電探測(cè)器，并且所述圖像傳感器還包括第二光電探測(cè)器，其中所述選通器件的所述第一電極與所述第一光電探測(cè)器耦接，并且所述選通器件的所述第二電極與所述第二光電探測(cè)器耦接。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK203661181SQ201320696266
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】Y·德威特 申請(qǐng)人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司