SEL可以形成信號輸出電路。
[0108]將參考圖11描述根據(jù)圖10中所示的控制信號0S1、0S2、SLS、RS、SS1、TS1、SS2和TS2的像素650的操作。傳輸控制信號TS1和TS2在時(shí)間點(diǎn)T1轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。由于重置控制信號RS在時(shí)間點(diǎn)T1處于高電平，所以存儲在存儲二極管SD1和SD2中的電荷(例如電子)通過重置晶體管RX放電到像素電壓端子VP。存儲控制信號SS1和SS2在時(shí)間點(diǎn)T2轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，存儲在光電二極管roi中的電荷通過晶體管SX1、TX1和RX放電到像素電壓端子VP，以及存儲在光電二極管TO2中的電荷通過晶體管SX2、TX2和RX放電到像素電壓端子VP。
[0109]傳輸控制信號TS1和TS2在時(shí)間點(diǎn)T3轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｒ虼?，存儲在存儲二極管SD1和SD2中的電荷(例如電子)通過重置晶體管RX放電到像素電壓端子VP。光電二極管PD1和PD2在時(shí)間點(diǎn)T2’和T4之間的積分時(shí)間Tintl或Tint2期間或在第二時(shí)間段期間使用入射光來生成電荷。
[0110]存儲控制信號SS1和SS2在時(shí)間點(diǎn)T4轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，光電二極管PD1和PD2中的電荷分別通過存儲晶體管SX1和SX2分別存儲在存儲二極管SD1和SD2中。
[0111]選擇控制信號SLS和溢流控制信號0S1在時(shí)間點(diǎn)T5轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健ｋS著溢流控制信號0S1轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，光電二極管PD1中的電荷放電到像素電壓端子VP。結(jié)果，光電二極管roi的電荷不溢流到存儲二極管SD1中。
[0112]在一些實(shí)施例中，溢流控制信號0S1可以不在時(shí)間點(diǎn)T5而是在時(shí)間點(diǎn)T4’和T5之間的一時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。在進(jìn)一步實(shí)施例中，在入射在像素650上的光為高強(qiáng)度時(shí)(即白光電平)時(shí)，溢流控制信號0S1可以在積分時(shí)間Tintl的隨機(jī)時(shí)間段中轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健?br>[0113]重置控制信號RS在時(shí)間點(diǎn)T6轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。在時(shí)間點(diǎn)Trsl執(zhí)行重置信號的采樣。
[0114]傳輸控制信號TS1在時(shí)間點(diǎn)T7轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，存儲在存儲二極管SD1中的電荷被存儲在浮動擴(kuò)散區(qū)FD1中。在時(shí)間點(diǎn)Tssl執(zhí)行圖像信號的采樣。
[0115]當(dāng)選擇控制信號SLS在時(shí)間點(diǎn)T8轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，完成對浮動擴(kuò)散區(qū)FD1的采樣操作。
[0116]當(dāng)重置控制信號RS在時(shí)間點(diǎn)T9轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，存儲在浮動擴(kuò)散區(qū)FD2中的電荷通過重置晶體管RX放電到像素電壓端子VP。
[0117]選擇控制信號SLS和溢流控制信號0S2在時(shí)間點(diǎn)T10轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。隨著溢流控制信號0S2轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑怆姸O管PD2中的電荷放電到像素電壓端子VP。結(jié)果，光電二極管TO2的電荷不溢流到存儲二極管SD2中。
[0118]在一些實(shí)施例中，溢流控制信號0S2可以不在時(shí)間點(diǎn)T10而是在時(shí)間點(diǎn)T4’和T10之間的一時(shí)間點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。在進(jìn)一步實(shí)施例中，在入射在像素650上的光為高強(qiáng)度時(shí)(即白光電平)時(shí)，溢流控制信號0S2可以在積分時(shí)間Tint2的隨機(jī)時(shí)間段中轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健?br>[0119]重置控制信號RS在時(shí)間點(diǎn)T11轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。在時(shí)間點(diǎn)Trs2執(zhí)行重置信號的采樣。
[0120]傳輸控制信號TS2在時(shí)間點(diǎn)T12轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?。因此，存儲在存儲二極管SD2中的電荷被存儲在浮動擴(kuò)散區(qū)FD2中。在時(shí)間點(diǎn)Tss2執(zhí)行圖像信號的采樣。
[0121]當(dāng)選擇控制信號SLS在時(shí)間點(diǎn)T13轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，完成對浮動擴(kuò)散區(qū)FD2的采樣操作。
[0122]為了描述對不同的光電二極管和PD2的采樣操作，分別描述了浮動擴(kuò)散區(qū)FD1和FD2，但是如參考圖9所描述的，由于浮動擴(kuò)散區(qū)FD1和FD2彼此電連接，所以它們基本形成一個節(jié)點(diǎn)。
[0123]圖12是圖6或圖9中所示的布局500或600的截面圖。參考圖1至圖12，圖12中所示的像素700是沿圖6中所示的線A-A’取的截面圖的示例。除了一些參考數(shù)字(例如520、520-1和520-2)外，沿線A-A’取的截面與沿圖9中所示的線B-B’或C-C’取的截面基本相同。因此，為了描述方便起見，圖12僅示出沿圖6中所示的線A-A’取的截面。像素700可以包括入射層705、半導(dǎo)體襯底710和布線層720。
[0124]入射層705可以包括微鏡701、第一平層702、色彩濾鏡703和第二平層704。微鏡701可以形成在像素700的頂部(假如在入射光首先到達(dá)的位置)以對應(yīng)于光電二極管ro或730。微鏡701可以用于增加光收集功率，因而增加圖像質(zhì)量。微鏡701可以是圖2至圖5中所不的微鏡450。
[0125]色彩濾鏡703可以形成在微鏡701的下面。色彩濾波703可以選擇性地透射具有預(yù)定波長(例如紅、綠、藍(lán)、品紅、黃或青)的光。
[0126]第一平層702和第二平層704可以分別形成在色彩濾鏡703的上面和下面，以防止反射透過微鏡701和色彩濾鏡703的光。換句話說，第一平層702和第二平層704有效地透射入射光，由此增加圖像傳感器110的性能(諸如光吸收和光敏感度)。
[0127]半導(dǎo)體襯底710可以包括DTI區(qū)510、STI 520、阱區(qū)域530、溢流晶體管0X的柵極540、存儲晶體管SX的柵極542、傳輸晶體管TX的柵極544、浮動擴(kuò)散區(qū)560、像素電壓端子570、光電二極管730、存儲二極管740、第二 DTI 750和遮光膜760。已參考圖6描述了圖12中所示的元件510、520、530、540、545、544、560和570。然而，溢流晶體管0X的柵極540、存儲晶體管SX的柵極542和傳輸晶體管TX的柵極544形成在凹柵極結(jié)構(gòu)中?？梢詫紪艠O結(jié)構(gòu)稱為垂直傳輸柵極結(jié)構(gòu)。
[0128]凹柵極結(jié)構(gòu)可以使用溝槽工藝來形成。溝槽工藝是在半導(dǎo)體襯底710中形成到某個深度的溝槽的工藝。溝槽工藝可以分成提供相對深的溝槽的DTI工藝和提供相對淺的溝槽的STI工藝。溝槽工藝也可以分成其中從入射層705的側(cè)面開始形成溝槽的后溝槽工藝和其中從布線層720的側(cè)面開始形成溝槽的前溝槽工藝。凹柵極結(jié)構(gòu)可以使用前溝槽工藝來形成。
[0129]根據(jù)光電二極管730的垂直深度和存儲二極管740的垂直深度，各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544可以使用DTI或STI工藝來形成。
[0130]當(dāng)各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544形成在凹柵極結(jié)構(gòu)中時(shí)，光電二極管730和存儲二極管740可以不需要形成為靠近半導(dǎo)體襯底710的表面(即元件560和570形成于其上的表面)，而是可以形成在半導(dǎo)體襯底710的中間。換句話說，各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544需要靠近光電二極管730或存儲二極管740，以用于像素700的正常操作。因此，當(dāng)各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544形成在半導(dǎo)體襯底710的上述表面上時(shí)，光電二極管730或存儲二極管740應(yīng)形成在與各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544相對應(yīng)的窄區(qū)域中。然而，當(dāng)各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544埋在半導(dǎo)體襯底710中時(shí)，如圖12中所示，光電二極管730或存儲二極管740可以形成為跨越光電二極管區(qū)域PA22或存儲二極管區(qū)域SA22的整個平區(qū)域。
[0131]因此，當(dāng)各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544形成在凹柵極結(jié)構(gòu)中時(shí)，增加了光電二極管730或存儲二極管740的可儲存電荷最大數(shù)量(即滿阱容量(FWC))和靈敏度。
[0132]柵極絕緣層(未示出)可以形成在各晶體管0X、SX和TX的柵極540、542和544和半導(dǎo)體襯底710之間。柵極絕緣層可以由Si02、Si0N、SiN、A1203、Si3N4、GexSiy0z和/或高介質(zhì)材料形成。高介質(zhì)材料可以通過使用Hf02、Zr02、A1203、Ta205、硅酸鉿、硅酸鋯和/或其組合來執(zhí)行原子層沉積而形成。
[0133]光電二極管730和存儲二極管740可以是圖7中所示的光電二極管和存儲二極管SD。光電二極管730和存儲二極管740中的每一個可以使用離子植入而形成為阱區(qū)域530中的η或p型區(qū)。為了便于描述，假設(shè)阱區(qū)域530是ρ型，并且光電二極管730和存儲二極管740是η型。
[0134]在一些實(shí)施例中，光電二極管730和存儲二極管740可以通過堆疊多個摻雜區(qū)來形成。在該情況下，下?lián)诫s的區(qū)可以使用η+離子植入來形成，并且上摻雜的區(qū)可以使用η-離子的植入來形成。
[0135]存儲二極管740可以形成為具有與光電二極管730不同的厚度，使得可以容易地將存儲在存儲二極管740中的光電荷傳輸?shù)礁訑U(kuò)散區(qū)560。光電二極管730可以形成為跨越除了 DTI區(qū)510和第二 DTI區(qū)750外的光電二極管區(qū)域ΡΑ22的大部分，以獲得高填充因子。填充因子可以通過光接收區(qū)域與像素區(qū)域的比來定義。填充因子越高，光吸收性越高?？梢詫TI區(qū)510稱為第一 DTI。
[0136]第二 DTI 750可以形成在光電二極管730和存儲二極管740之間。第二 DTI 750可以具有覆蓋光電二極管730和存儲二極管740的垂直區(qū)域的第一長度D1。第二 DTI 750的內(nèi)部可以使用后溝槽工藝通過與DTI區(qū)510基本相同的材料形成。
[0137]換句話說，第二 DTI 750可以防止光電二極管730和存儲二極管740之間的電串?dāng)_和光串?dāng)_。具體地，第二 DTI 750可以阻擋穿過光電二極管區(qū)域ΡΑ22的入射光，由此防止存儲二極管740存儲從光電二極管730傳輸?shù)囊酝獾碾姾伞?br>[0138]第二 DTI 750可以與半導(dǎo)體襯底710的表面分離第二長度D2。第二長度D2可以是形成光電二極管730和存儲二極管740之間的電荷傳輸?shù)臏系赖淖钚￠L度。
[0139]遮光膜760形成在存儲二極管740上或之上，以具有與存儲二極管740相對應(yīng)的區(qū)域。遮光膜760可以阻擋通過入射層705入射的光。遮光膜760可以由鎢形成，但是本發(fā)明概念不限于該示例。
[0140]DTI區(qū)510、第二 DTI 750和遮光膜760可以形成阻擋光入射在存儲二極管SD上的遮光單元。換句話說，這些結(jié)構(gòu)可以最小化光泄露。
[0141]例如，假設(shè)存儲二極管SD1和SD2在圖11中所示的時(shí)間點(diǎn)Τ4時(shí)存儲相同量的光電荷。由于存儲二極管SD1和SD2在不同行，所以在不同時(shí)間即在時(shí)間點(diǎn)Tssl和Tss2分別對從存儲二極管SD1和SD2傳輸?shù)墓怆姾刹蓸印Ｒ虼?，?dāng)不存在遮光單元時(shí)，