與像素面積之比。填充因數(shù)越高，吸光率就越高。DTI區(qū)510可以被稱為第一DT10
[0115]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Dl。第二DTI 750的內部可以使用背溝道工藝由與DTI區(qū)510基本上相同的材料形成。
[0116]換句話說，第二DTI750可以減少或可能防止光電二極管730和存儲二極管740之間的電串擾和光串擾。具體地，第二DTI 750可以阻擋透過光電二極管區(qū)域PA22的入射光，從而可能防止存儲二極管740存儲除了從光電二極管730轉移的電荷以外的電荷。
[0117]第二DTI750可以與半導體基底710的表面分開第二長度D2。第二長度D2可以是形成用于在光電二極管730和存儲二極管740之間轉移電荷的溝道的最小長度。
[0118]遮光膜760形成在存儲二極管740上面或上方，以具有與存儲二極管740對應的區(qū)域。遮光膜760可以阻擋通過入射層705入射在存儲二極管740上的光。遮光膜760可以由例如鎢形成，但是發(fā)明構思不限于此。
[0119]金屬遮蔽物770形成在各晶體管SX和TX的柵極542和544的底部上以具有與各晶體管SX和TX的柵極542和544對應的區(qū)域。金屬遮蔽物770可以阻擋已經(jīng)從多層導線722向著存儲二極管740反射的光。
[0120]DTI區(qū)510、第二DTI 750、遮光膜760和金屬遮蔽物770可以形成遮光單元，該遮光單元阻擋入射在存儲二極管SD上的光。換句話說，可以通過DTI區(qū)510、第二DTI 750、遮光膜760和金屬遮蔽物770來減少光泄漏或者可能使光泄漏最小化。
[0121]例如，當像素陣列120包括以全局快門模式操作的多個行時，即使所有行的積分時間是一致的，針對累積的光電荷的采樣時間也逐行不同。當不存在遮光單元時，由于光泄漏而導致在采樣時間期間，像素信號Pl至Pm中發(fā)生噪聲。遮光單元減少光泄漏或可能使光泄漏最小化，從而減少或可能防止由于采樣時間不同而發(fā)生噪聲。
[0122]布線層720可以包括多層導線722。多層導線722可以傳輸被施加到晶體管0X、SX、TX、RX和SEL的控制信號0S、SS、TS、RS和SLS，或者可以在像素700-1和外部之間傳輸信號。多層導線722可以通過將包括諸如銅或鋁的金屬的導電材料圖案化來形成。
[0123]如圖4中所示，像素700-1可以形成為將多層導線722定位在半導體基底710的相對側處以面向入射層705的背側照明(BSI)像素。然而，發(fā)明構思并不局限于此。
[0124]除了幾處差異之外，圖5至7中所示的像素700-2、700-3和700-4與圖4中所示的像素700-1基本相同。因此，將只描述這些不同之處。
[0125]根據(jù)發(fā)明構思的一些實施例，圖5中所示的像素700-2是沿著圖3中所示的線A-A'截取的剖面。與圖4中所示的像素700-1不同，存儲晶體管SX的柵極542可以只包括平面柵極542P和向著光電二極管H)延伸的垂直柵極542V1，并且在像素700-2中可以不包括向著存儲二極管SD延伸的垂直柵極542V2。
[0126]根據(jù)發(fā)明構思的一些實施例，圖6中所示的像素700-3是沿著圖3中所示的線A-A'截取的剖面。與圖4中所示的像素700-1不同，轉移晶體管TX的柵極544可以只包括平面柵極544P，并且在像素700-3中可以不包括向著存儲二極管SD延伸的垂直柵極544V。
[0127]根據(jù)發(fā)明構思的一些實施例，圖7中所示的像素700-4是沿著圖3中所示的線A-A'截取的剖面。與圖4中所示的像素700-1不同，存儲晶體管SX的柵極542和轉移晶體管TX的柵極544中的每一個在像素700-4中可以不包括向著存儲二極管SD延伸的垂直柵極542V2或544Vo
[0128]圖8是與圖3中所示的布局500對應的像素550的電路圖。參照圖1至圖8，像素550可以在全局快門模式中操作。像素550包括光電二極管ro、溢出晶體管OX、存儲晶體管SX、轉移晶體管TX、升壓電容器Cb、復位晶體管RX、源極跟隨器SF和選擇晶體管SEL。
[0129]光電二極管ro累積或收集響應于入射光而在其中生成的光電荷。溢出晶體管OX被連接在供應像素電壓vpix的像素電壓端子vp和光電二極管ro之間。使用溢出晶體管ox的柵極OG可能防止由光電二極管ro生成的電荷溢出到存儲二極管SD中。溢出晶體管OX響應于溢出控制信號OS而導通或截止。溢出晶體管OX的柵極540可以被稱為溢出柵極OG。
[0130]例如，當入射在像素550上的光的強度高時(例如，當拍攝太陽或光時，8卩，在白電平的情況下)或者當在除了積分時間Tint以外的時間期間生成的光電荷被收集在光電二極管PD處時，使用溢出晶體管OX可能防止在光電二極管PD中生成的光電荷(例如，電子)溢出到存儲二極管SD中。
[0131]另外，溢出晶體管OX還被用來去除或復位剛好在積分時間Tint開始之前已經(jīng)積累在光電二極管ro處的光電荷。
[0132]存儲晶體管SX被連接在光電二極管PD和存儲二極管SD之間。從光電二極管H)轉移的電荷通過存儲晶體管SX被存儲在存儲二極管SD中。存儲晶體管SX響應于施加到其柵極SG的存儲控制信號SS而導通或截止。存儲晶體管SX的柵極542可以被稱為存儲柵極SG。
[0133]轉移晶體管TX連接在存儲二極管SD和浮置擴散H)之間。在存儲二極管SD中存儲的電荷通過轉移晶體管TX存儲或累積在浮置擴散FD中。轉移晶體管TX響應于施加到其柵極TG的轉移控制信號TS而導通或截止。轉移晶體管TX的柵極544可以被稱為轉移柵極TG。
[0134]升壓電容器Cb具有連接到浮置擴散ro的第一端和接收升壓信號Π)Β的第二端。升壓電容器Cb可以響應于升壓信號Π)Β充電，并且可以在轉移晶體管TX導通的時刻將浮置擴散FD升壓到高于像素電壓Vpix的電勢。雖然在圖3至圖7中沒有圖示出升壓電容器Cb，但是它可以被形成在浮置擴散FD周圍。
[0135]復位晶體管RX連接在供應像素電壓Vpix的像素電壓端子VP和浮置擴散FD之間。復位晶體管RX可以響應于復位控制信號RS而控制光電荷(例如，電子)從浮置擴散ro到像素電壓端子VP的傳輸。換句話說，當復位晶體管RX導通時，浮置擴散ro的電壓電平可以復位到像素電壓Vpix。復位晶體管RX的柵極546可以被稱為復位柵極RG。
[0136]源極跟隨器SF被連接在供應像素電壓Vpix的像素電壓端子VP和選擇晶體管SEL之間。源極跟隨器SF基于由浮置擴散ro處的電荷確定的電壓電平來操作。源極跟隨器SF的柵極548可以被稱為源極跟隨器柵極SFG。
[0137]為了描述上方便，在圖8中所示的實施例中，將像素電壓Vpix共同施加到溢出晶體管0X、復位晶體管RX和源極跟隨器SF。然而，可以將分別施加到溢出晶體管0X、復位晶體管RX和源極跟隨器SF的操作電壓設計為相互不同。
[0138]選擇晶體管SEL可以響應于選擇控制信號SLS將源極跟隨器SF的輸出信號(例如，模擬像素信號)輸出到列線。選擇晶體管SEL的柵極550可以被稱為選擇柵極SELG。
[0139]圖9是示出圖8中所示的像素550的操作的時序圖。圖1OA至圖1OF是在圖9中所示的不同時間點處的電勢圖。參照圖1至圖10F，將參照圖9描述根據(jù)圖8中所示的控制信號OS、RS、SS、TS、FDB和SLS的像素550的操作。
[0140]圖1OA至圖1OF中所示的電勢圖示出溢出柵極0G、光電二極管H)、存儲柵極SG、存儲二極管SD、轉移柵極TG、浮置擴散H)和復位柵極RG的電勢。電勢的箭頭指向(run)越低，電勢就越尚。
[0141]溢出控制信號OS在時間點TI處轉變?yōu)楦唠娖?。隨著溢出控制信號OS轉變?yōu)楦唠娖?，光電二極管PD中的電荷被放電到像素電壓端子VP，使得光電二極管PD復位。此時，溢出晶體管OX的柵極540中的垂直柵極540V提高了從光電二極管ro到像素電壓端子VP的光電荷轉移的效率，從而實現(xiàn)光電二極管PD的完全復位。在時間點T I’處(此時溢出控制信號OS轉變?yōu)榈碗娖?完成了光電二極管ro的復位之后，開始在光電二極管ro中積累光電荷。
[0142]圖1OA是在時間點TI和TI’之間獲得的電勢圖。隨著溢出控制信號OS轉變?yōu)楦唠娖?，光電二極管ro中的電荷被放電到具有像素電壓Vp i X的像素電壓端子VP。
[0143]圖1OB是在時間點Tl’和T2之間獲得的電勢圖。隨著溢出控制信號OS轉變?yōu)榈碗娖?，開始在光電二極管ro中累積光電荷。在由時間點T I’和T4定義的積分時間Tint或第一時間段期間，光電二極管F1D累積與入射光對應的電荷。
[0144]升壓信號Π)Β在時間點T2處轉變?yōu)楦唠娖?。隨著升壓信號Π)Β轉變?yōu)楦唠娖剑龎弘娙萜鰿b可以在從時間點Τ2到時間點Τ2 ’的時間段期間充電。
[0145]轉移控制信號TS在時間點Τ3處轉變?yōu)楦唠娖?。升壓電容器Cb可以在轉移晶體管TX導通的時刻將浮置擴散ro升壓到高于像素電壓Vpix的升壓電勢Vb。存儲二極管SD的電荷被放電到浮置擴散ro，使得存儲二極管SD被復位。因為存儲二極管SD的電勢Vs和浮置擴散ro的電勢之間的差由于升壓而增大，所以轉移效率也增大。
[0146]圖1OC是在時間點T3和T3’之間獲得的電勢圖。存儲二極管SD中的電荷被放電到具有升壓電勢Vb的浮置擴散FD。
[0147]存儲控制信號SS在時間點T4處轉變?yōu)楦唠娖?。當存儲控制信號SS轉變?yōu)楦唠娖綍r，存儲二極管SD和存儲晶體管SX之間的升壓效應使得存儲二極管SD的電勢暫時增大到電勢Vs ’。另外，由于在半導體基底710中深入地形成的光電二極管730和存儲晶體管SX的柵極542的垂直柵極542V1，如圖4至圖7中所示，因此可以將光電二極管730的電勢Vp設計為低于存儲二極管SD的電勢Vs。結果，在光電二極管H)和存儲二極管SD之間的電勢差增大，使得在光電二極管ro中累積的電荷可以通過存儲晶體管SX完全轉移到存儲二極管SD，并存儲在該存儲二極管SD中。
[0148]圖1OD是在時間點T4和T4’之間獲得的電勢圖。在具有低電勢Vp的光電二極管H)處累積的電荷通過存儲晶體管SX完全轉移到暫時具有高電勢Vs ’的存儲二極管SD，并存儲在該存儲二極管SD中。
[0149]溢出控制信號OS和復位控制信號RS在時間點T5處轉變?yōu)楦唠娖健ｋS著溢出控制信號OS轉變?yōu)楦唠娖?，光電二極管PD中的電荷被放電到像素電壓端子VP，使得光電二極管PD中的電荷在從時間點T5至時間點T9的時間段期間不溢出到存儲二極管SD中。
[0150]隨著復位控制信號RS轉變?yōu)楦唠娖?，浮置擴散FD處的電荷(已經(jīng)從存儲二極管SD轉移過來)被放電到像素電壓端子VP。
[0151]圖1OE是在時間點T5和T5’之間獲得的電勢圖。隨著溢出控制信號OS和復位控制信號RS轉變?yōu)楦唠娖?，光電二極管ro和浮置擴散FD復位。選擇控制信號SLS在時間點T6處轉變?yōu)楦唠娖?，復位控制信號RS在時間點T5 ’處轉變?yōu)榈碗娖健?br>[0152]在時間點Trs處對復位信號進行采樣。復位信號可以是剛好在浮置擴散FD被復位到像素電壓VpiX之后，根據(jù)浮置擴散ro的電壓電平而輸出的像素信號?？梢杂蒀DS塊150和比較器塊152進行復位信號的采樣。
[0153]升壓信號Π)Β在時間點T7處轉變?yōu)楦唠?