具有共享栅极架构以用于金属层减少的图像传感器的制作方法

本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及堆叠式cmos图像传感器及其应用。

背景技术：

1、图像传感器是已变得无处不在的一种类型的半导体装置，并且现广泛用于数码相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更宽广范围的电子装置中，可期望通过装置架构设计以及图像采集处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、电力消耗、动态范围、大小等)增强所述图像传感器的功能性、性能度量等等。然而，应了解，这些度量中的许多是反向相关的。举例来说，可增加像素大小以提高动态范围，但会增大噪声。在另一实例中，分辨率可通过增加像素的数目来提高，但如果像素大小维持不变，那么图像传感器的物理大小会增加。因此，在减轻对其它性能度量的不利影响的同时提高例如图像传感器的半导体装置的一或多个性能度量仍具挑战性。

2、典型图像传感器响应于从外部场景入射于图像传感器上的图像光而操作。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并在吸收图像光之后即刻产生图像电荷。由像素光生的图像电荷可作为列位线上的模拟输出图像信号来测量，所述模拟输出图像信号依据入射图像光而变化。换句话说，所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例，所述图像光作为模拟图像信号从列位线读出并被转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

技术实现思路

1、在一个方面中，本公开涉及一种图像传感器，其包括：半导体衬底，其包含第一侧及与第一侧相对的第二侧；第一源极区域及第二源极区域，其各自安置在所述半导体衬底内接近于所述第一侧处，其中所述第一源极区域通过安置在所述半导体衬底内介于所述第一源极区域与所述第二源极区域之间的隔离结构与所述第二源极区域分隔；以及共享栅极电极，其安置在接近于所述半导体衬底的所述第一侧处，并耦合到所述第一源极区域及所述第二源极区域以分别形成第一晶体管及第二晶体管。

2、在另一方面中，本公开涉及一种多衬底图像传感器，其包括：第一衬底，其包含被布置成形成像素阵列的多个像素胞元，其中包含于所述多个像素胞元中的像素胞元各自包含：多个光电二极管，其用于响应于入射光而产生图像电荷；及第一浮动扩散区域，其形成于所述第一衬底中，并被耦合成通过多个转移门接收由所述多个光电二极管产生的所述图像电荷；以及第二衬底，其耦合到所述第一衬底，所述第二衬底包含形成于所述第二衬底之中或之上的像素胞元电路系统，所述像素胞元电路系统被耦合以用于读出所述多个像素胞元，其中所述像素胞元电路系统包含多个重复单元，包含于所述多个重复单元中的重复单元各自包含：第一晶体管的第一源极区域，所述第一源极区域安置在所述第二衬底内接近于所述第二衬底的第一侧处；第二晶体管的第二源极区域，所述第二晶体管不同于所述第一晶体管；栅极电极，其安置在接近于晶体管衬底的第一侧处并耦合到所述第一源极区域及所述第二源极区域，其中所述第一源极区域通过安置在所述第二衬底内介于所述第一源极区域与所述第二源极区域之间的隔离结构与所述第二源极区域分隔。

技术特征：

1.一种图像传感器，其包括：

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中包含于所述第一晶体管及所述第二晶体管中的相应作用区域包含安置在接近于所述半导体衬底的所述第一侧处以分别调整所述第一晶体管及所述第二晶体管的阈值电压的掺杂剂，且其中包含于所述作用区域中的所述掺杂剂进一步安置在所述共享栅极电极与所述半导体衬底的所述第二侧之间。

3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述作用区域包含所述第一晶体管的第一作用区域及所述第二晶体管的第二作用区域，且其中所述隔离结构延伸成安置在所述第一作用区域与所述第二作用区域之间，且其中所述第一作用区域内所述掺杂剂的第一掺杂浓度基本上等于所述第二作用区域内所述掺杂剂的第二掺杂浓度。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括安置在所述共享栅极电极与所述半导体衬底的所述第一侧之间的栅极电介质，且其中所述共享栅极电极直接接触所述栅极电介质。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括：

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一晶体管及所述第二晶体管分别对应于第一行选择晶体管及第二行选择晶体管，其中所述第一行选择晶体管的所述第一源极区域耦合到包含于多个位线中的第一位线，且其中所述第二行选择晶体管的所述第二源极区域耦合到包含于所述多个位线中的不同于所述第一位线的第二位线。

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其进一步包括形成于所述半导体衬底中以将所述第二行选择晶体管耦合到源极跟随器晶体管及第三行选择晶体管的共用结，其中所述共用结对应于所述第二行选择晶体管及所述第三行选择晶体管的漏极区域，且其中所述共用结进一步对应于所述源极跟随器晶体管的源极区域。

8.根据权利要求7所述的图像传感器，其进一步包括：

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括：

10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一晶体管及所述第二晶体管分别对应于第一复位晶体管及第二复位晶体管，其中包含于所述第一复位晶体管及所述第二复位晶体管中的相应漏极区域对应于形成于所述半导体衬底中使得所述第一复位晶体管及所述第二复位晶体管的所述相应漏极区域耦合在一起的共用结。

11.根据权利要求10所述的图像传感器，其进一步包括：

12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一晶体管及所述第二晶体管分别对应于第一双浮动扩散dfd晶体管及第二dfd晶体管，其中所述第一晶体管的所述第一源极区域及所述第二晶体管的所述第二源极区域耦合到共享浮动扩散区域或不同浮动扩散区域。

13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述半导体衬底对应于具有像素胞元电路系统的晶体管衬底，所述像素胞元电路系统包含所述第一晶体管及所述第二晶体管以用于读出多个像素胞元，其中所述像素胞元电路系统包含形成于所述半导体衬底之中或之上的多个重复单元，其中包含于所述多个重复单元中的个别重复单元各自包含所述第一晶体管及所述第二晶体管的相应实例，且其中所述多个重复单元不包含任何光电二极管。

14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述多个重复单元包含第一重复单元及邻近于所述第一重复单元的第二重复单元，且其中关于在所述第一重复单元与所述第二重复单元之间延伸的轴线而发生对称。

15.根据权利要求13所述的图像传感器，其中包含于所述多个重复单元中的所述个别重复单元各自关于平分所述个别重复单元中的相应一者的轴线而为镜像对称的。

16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中包含于所述多个重复单元中的所述个别重复单元各自包含：

17.一种多衬底图像传感器，其包括：

18.根据权利要求17所述的多衬底图像传感器，其中包含于所述第二衬底的所述多个重复单元中的所述重复单元进一步包括第一重复单元及邻近于所述第一重复单元的第二重复单元，且其中所述第二晶体管包含于所述第二重复单元中，并经由所述栅极电极进一步耦合到所述第一重复单元的所述第一晶体管，使得所述栅极电极对应于所述第一晶体管及所述第二晶体管的相应栅极电极。

19.根据权利要求17所述的多衬底图像传感器，其中包含于所述第二衬底的所述多个重复单元中的所述重复单元各自进一步包括具有漏极区域的第一源极跟随器晶体管及第二源极跟随器晶体管，所述漏极区域对应于半导体衬底中的共用结，所述共用结被耦合成接收供应电压。

20.根据权利要求17所述的多衬底图像传感器，其中包含于所述重复单元中的每一者中的所述第一晶体管及所述第二晶体管对应于：

技术总结
本公开涉及一种具有共享栅极架构以用于金属层减少的图像传感器。描述一种包括半导体衬底、第一源极区域、第二源极区域及共享栅极电极的图像传感器。所述半导体衬底包含第一侧及与所述第一侧相对的第二侧。所述第一源极区域及所述第二源极区域各自安置在所述半导体衬底内接近于所述第一侧处。所述第一源极区域通过安置在所述半导体衬底内介于所述第一源极区域与所述第二源极区域之间的隔离结构与所述第二源极区域分隔。所述共享栅极电极安置在接近于所述半导体衬底的所述第一侧处，并耦合到所述第一源极区域及所述第二源极区域以分别形成第一晶体管及第二晶体管。

技术研发人员：郑雅馨,后藤高行,王睿,渡边一史
受保护的技术使用者：豪威科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5