图像传感器及电子设备、制作方法与流程

本发明涉及图像传感器，特别是涉及一种图像传感器及电子设备、制作方法。

背景技术：

1、图像传感器是指将光信号转换为电信号的装置，通常大规模商用的图像传感器芯片包括电荷耦合器件(ccd)和互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器芯片两大类。cmos图像传感器和传统的ccd传感器相比，具有低功耗，低成本和与cmos工艺兼容等特点，因此得到越来越广泛的应用。现在cmos图像传感器不仅用于消费电子领域，例如微型数码相机(dsc)，手机摄像头，摄像机和数码单反(dslr)中，而且在汽车电子，监控，生物技术和医学等领域也得到了广泛的应用。

2、cmos图像传感器的像素单元是图像传感器实现感光的核心器件。最常用的像素单元为包含一个光电二极管和多个晶体管的有源像素结构。这些器件中光电二极管是感光单元，实现对光线的收集和光电转换，其它的mos晶体管是控制单元，主要实现对光电二极管的选中，复位，信号放大和读出的控制。

3、cmos图像传感器按照入射光进入光电二极管的路径不同，可以分为前照式和背照式两种图像传感器，前照式是指入射光从靠近电路连接层的一面进入光电二极管的图像传感器，而背照式是指入射光从远离电路连接层的一面进入光电二极管的图像传感器。cmos图像传感器的像素电路设计中通常采用光电二极管经光电效应将包含图像信息的光信号转换到电信号，通过传输晶体管(tx)将电荷转移到浮动扩散区(fd)，再由浮动扩散区(fd)转移至源极跟随晶体管(sf)。

4、现有的cmos图像传感器由于传输晶体管(tx)是设于像素(光电二极管，pd)边缘，即相邻像素之间的浅沟槽隔离结构(st i)附近，导致像素的面积很难再进一步提升。大面积像素设计在面积达到一定程度的时候，继续扩大像素的面积会带来满阱提升，但转换增益降低，传输恶化等问题；另外，像素中心的高浓度掺杂会导致lag(图像拖尾)的问题，如上一帧的电子没有完全传输导致对下一帧图像信号造成影响。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种图像传感器及电子设备、制作方法，以解决现有技术中像素面积难以提升以及像素中心的高浓度掺杂会导致lag的问题。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：

4、半导体基底，所述半导体基底中设有多个像素单元区以及将多个所述像素单元区相互间隔开的像素隔离区；

5、所述像素单元区包括：感光区、传输晶体管、浮动扩散区以及源极跟随晶体管，所述感光区用于在曝光过程中将包含图像信息的光信号转换为电信号；所述传输晶体管连接所述感光区和所述浮动扩散区，用于将所述感光区的电信号转移至所述浮动扩散区；所述源极跟随晶体管用于输出所述浮动扩散区的电信号；

6、其中，所述像素单元区还包括绝缘间隔结构，所述绝缘间隔结构嵌入所述感光区，且所述传输晶体管设置于所述绝缘间隔结构中。

7、进一步地，所述感光区具有开口，所述绝缘间隔结构自所述开口延伸至所述感光区内；或者，所述感光区呈环形，所述感光区位于所述绝缘间隔结构的外围。

8、进一步地，所述图像传感器还包括复位晶体管和选择晶体管，所述复位晶体管用于对所述浮动扩散区进行复位；所述选择晶体管用于将源极跟随晶体管输出的所述电信号选择输出至列线；所述源极跟随晶体管、所述复位晶体管以及所述选择晶体管至少其中之一设于所述绝缘间隔结构内。

9、进一步地，每个所述像素单元区内均设有所述感光区、所述传输晶体管、所述浮动扩散区、所述源极跟随晶体管、所述复位晶体管以及所述选择晶体管。

10、进一步地，相邻两个所述像素单元区呈平移状态排列；或相邻两个所述像素单元区呈对称状态排列。

11、进一步地，所述浮动扩散区和所述复位晶体管共行或列设置，所述源极跟随晶体管和所述选择晶体管共行或列设置，其中，所述源极跟随晶体管靠近所述传输晶体管设置，且所述源极跟随晶体管及所述复位晶体管的漏极分别连接至电源电压；或者，所述选择晶体管靠近所述传输晶体管设置，且所述复位晶体管与所述源极跟随晶体管共享漏极。

12、进一步地，至少两个相邻所述像素单元区对应的所述绝缘间隔结构及其之间的所述像素隔离区构成共享隔离区，各所述像素单元区对应的所述传输晶体管、所述源极跟随晶体管、所述复位晶体管及所述选择晶体管均设置在所述共享隔离区。

13、进一步地，每个所述像素单元区内均设有所述感光区、所述传输晶体管，其中，构成同一所述共享隔离区的所述像素单元区中，存在相邻两个所述像素单元区共用同一所述浮动扩散区。

14、进一步地，构成同一所述共享隔离区的所述像素单元区中，各所述像素单元区共用同一所述源极跟随晶体管、所述复位晶体管以及所述选择晶体管。

15、进一步地，当相邻两个所述像素单元区形成所述共享隔离区时，所述源极跟随晶体管及所述复位晶体管的漏极分别连接至电源电压；或者，所述复位晶体管与所述源极跟随晶体管共享漏极。

16、进一步地，当所述源极跟随晶体管及所述复位晶体管的漏极分别连接至电源电压时，所述复位晶体管设置在所述像素隔离区中，所述源极跟随晶体管和所述选择晶体管共行或列设置；当所述复位晶体管与所述源极跟随晶体管共享漏极时，所述浮动扩散区和所述复位晶体管共行或列设置，所述源极跟随晶体管和所述选择晶体管共行或列设置，且所述选择晶体管靠近所述传输晶体管设置。

17、进一步地，当相邻四个所述像素单元区形成所述共享隔离区时，所述源极跟随晶体管设置在所述共享隔离区的中心，所述复位晶体管及所述选择晶体管分别设置在不同方向的所述像素隔离区中。

18、进一步地，所述像素隔离区包括离子注入隔离及沟槽隔离中的至少一种；所述绝缘间隔结构包括离子注入间隔结构及沟槽间隔结构中的至少一种。

19、进一步地，所述绝缘间隔结构延伸至所述像素单元区的中心，且所述传输晶体管位于所述像素单元区的中心。

20、进一步地，所述绝缘间隔结构呈u型，u型的所述绝缘间隔结构的底部中心对应所述像素单元区的中心。

21、本发明还提供一种电子设备，包括如上所述的图像传感器。

22、本发明还提供一种图像传感器的制作方法，所述制作方法用于制作如上所述的图像传感器，所述制作方法包括：

23、提供具有相对的第一面和第二面的半导体基底，自所述第一面在所述半导体基底中形成形成像素隔离区，且所述像素隔离区间隔定义多个所述像素单元区；

24、在所述第一面制备绝缘间隔结构，且所述绝缘间隔结构位于所述像素单元区内；

25、制备形成感光区、传输晶体管、浮动扩散区以及源极跟随晶体管，其中，所述绝缘间隔结构嵌入所述感光区，所述传输晶体管设置于所述绝缘间隔结构中。

26、进一步地，所述制作方法包括：

27、自所述半导体基底的所述第一面同时形成第一沟槽和第二沟槽，在该第一沟槽内填充第一绝缘材料并形成所述像素隔离区，以及在该第二沟槽内填充第二绝缘材料并形成所述绝缘间隔结构。

28、本发明有益效果在于：通过将绝缘间隔结构嵌入感光区内，并将传输晶体管设置于绝缘间隔结构中，从而减小感光区与传输晶体管的传输距离，提高传输性能，减小lag，在相同的电场梯度下进行更高的感光区掺杂，相同感光区面积下可获得更高的满阱，有效利用像素内部的面积。