图像传感器的制作方法

1.本公开一般涉及电子设备，并且更具体地涉及图像传感器。


背景技术：

2.已知例如专利申请us2019086519中描述的类型的图像传感器，其像素包括通过转移晶体管与至少一个存储区域分离的光敏区域或检测区域。


技术实现要素：

3.需要改进现有的图像传感器。尤其希望获得具有低寄生光灵敏度(pls)的图像传感器。
4.实施例克服了已知图像传感器的全部或部分缺点。
5.实施例提供了一种图像传感器，其包括形成在半导体衬底内部和顶部的多个像素，每个像素包括：
6.在所述半导体衬底中形成的光敏区域；
7.在所述半导体衬底中形成的存储区域；和
8.在所述光敏区域和所述存储区域之间的第一转移晶体管，
9.其中，所述第一转移晶体管包括栅极，所述栅极在半导体衬底中从半导体衬底的顶面在界定存储区域的绝缘沟槽内部垂直延伸。
10.根据实施例，绝缘沟槽是包括与半导体衬底电绝缘的金属区域的电容绝缘沟槽。
11.根据实施例，每个像素的第一转移晶体管的栅极与半导体衬底和金属区域电绝缘。
12.根据实施例：
13.所述金属区域被置于固定电位；和
14.所述栅极被置于可变电位，具有控制所述第一转移晶体管的导通状态设置的第一电平和控制所述第一转移晶体管的断开状态设置的第二电平。
15.根据实施例，栅极由金属或金属合金制成。
16.根据实施例，栅极由多晶硅制成。
17.根据实施例，传感器被配置为通过飞行时间估计距离。
18.根据实施例，存储区域通过第二转移晶体管与第一转移晶体管分开。
19.根据实施例，第二转移晶体管包括栅极，所述栅极在半导体衬底中从半导体衬底的顶面在界定存储区域的绝缘沟槽内部垂直延伸。
20.实施例提供了一种控制上述传感器的方法，该方法对于每个像素包括以下步骤：
21.a)将第二转移晶体管设置为导通状态；
22.b)将第一转移晶体管设置为导通状态；
23.c)在步骤a)和b)之后，将第一转移晶体管设置为断开状态；和
24.d)在步骤c)之后，将第二转移晶体管设置为断开状态。
25.根据实施例，步骤a)和b)同时进行。
附图说明
26.本发明的上述和其他特征和优点将在以下对具体实施例和实施方式的非限制性描述中并结合附图进行详细论述，其中：
27.图1是根据第一实施例的图像传感器像素的局部简化俯视图；
28.图2是图1像素沿图1平面aa的局部简化截面图；
29.图3是沿图1平面aa的图1像素变体的局部简化截面图；
30.图4为根据第一实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
31.图5为本发明第一实施方式的像素控制方法的另一步骤示意图；
32.图6为本发明第一实施方式的像素控制方法的又一步骤示意图；
33.图7是图1像素的另一种变体的局部简化俯视图；
34.图8是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
35.图9是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
36.图10是与图9相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
37.图11是与图7相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
38.图12是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
39.图13是图1像素的又一变体的局部简化俯视图；
40.图14是与图13相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图；
41.图15是图14的两个像素的变体的局部简化俯视图；
42.图16是根据第二实施例的图像传感器的像素的局部简化顶视图；
43.图17为根据第二实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
44.图18为根据第三实施方式的像素控制方法的步骤示意图；
45.图19是图16的像素的变体的局部简化俯视图；
46.图20是图16像素的另一种变体的局部简化俯视图；
47.图21是图16像素的又一变体的局部简化俯视图；
48.图22是图16像素的又一变体的局部简化俯视图；和
49.图23是图16像素的又一变体的局部简化俯视图。
具体实施方式
50.在各个附图中，相似的特征已经由相似的附图标记表示。具体而言，不同实施例和实施方式共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记表示并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。
51.为清楚起见，仅示出并详细说明对理解所描述的实施例和实施方式有用的那些步骤和要素。具体地，将不详细描述像素控制和读出电路，所描述的实施例和实施方式与通常的控制和读出电路兼容，或者基于本描述的指示，这些电路的形成在本领域技术人员的能力范围内。
52.除非另外指出，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示没有导体以外的任何中间元件的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连
接，或者它们可以通过一个或多个其他元件耦合。
53.在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等)或相对位置(如术语“在...上方”、“在...下方”、“在上面”、“在下面”等)或限定方向的术语(如术语“水平”、“垂直”等)时，除非另有规定，否则参考附图的方向。
54.除非另有规定，否则表述“大约”、“大概”、“大体上”和“大致”表示在10％以内，并且优选在5％以内。
55.在本说明书中，寄生光灵敏度或pls表示图像传感器的特性，通常与传感器的像素的存储器区或存储区域中寄生光的吸收有关(光学pls)，或者与传感器像素的光电转换区中产生的载流子不合时宜地转移到这些存储器或存储区域有关(电pls)。在对寄生光高度敏感的情况下，传感器像素通常具有低信噪比。
56.图1是根据第一实施例的图像传感器的像素100的示例的局部简化顶视图。图2是沿图1的平面aa的像素100的局部简化截面图。
57.在所示示例中，像素100包括光敏区域102。光敏区域102例如旨在在包括像素100的图像传感器的照明阶段期间收集光子，并且将这些光子转换成电子-空穴对。在俯视图中，光敏区域102位于像素100的中心并且具有大致矩形的形状。
58.光敏区域102例如形成在衬底104中。作为示例，衬底104是由第一导电类型的掺杂半导体材料(例如，n型掺杂硅)制成的晶片或一片晶片。例如，衬底104在形成光敏区域102的位置具有1x10
14
at./cm3至1x10
16
at./cm3范围内的掺杂率。
59.衬底104在其表面还可以包括第二导电类型的掺杂区，即在该示例中为p型。在这种情况下，例如衬底104具有在1x10
18
at./cm3至1x10
20
at./cm3范围内的表面掺杂。第二导电类型的衬底104的掺杂区例如被置于参考电位v
ref
。
60.在所示示例中，像素100还包括外围绝缘沟槽106，例如电容绝缘沟槽。外围绝缘沟槽106例如能够使像素100的光敏区域102与相邻像素的光敏区域电绝缘，图1中未示出。外围绝缘沟槽106例如形成在半导体衬底104中。如图2所示，外围绝缘沟槽106例如从衬底104的顶面104t垂直延伸穿过衬底104的厚度。
61.外围绝缘沟槽106例如具有在从50nm到400nm范围内的宽度w。例如，外围绝缘沟槽106的深度在1μm到20μm的范围内。
62.在顶视图中，外围绝缘沟槽106围绕光敏区域102。例如，在俯视图中，外围绝缘沟槽106具有基本上矩形或正方形的圆周。在图1的取向中，外围绝缘沟槽106更具体地包括顶部水平部分106t、底部水平部分106b、左侧垂直部分106l和右侧垂直部分106r。在所示示例中，部分106t、106b、106l和106r各自对应于由外围绝缘沟槽106形成的矩形或正方形的四个边之一。外围绝缘沟槽106的左侧和右侧垂直部分106l和106r纵向界定光敏区域102。
63.在所示示例中，外围绝缘沟槽106还包括两个其他水平部分108t和108b。如图1所示，部分108t和108b介于顶部和底部水平部分106t和106b之间。在所示示例中，部分108t和108b在衬底104中从沟槽106的右侧垂直部分106r向沟槽106的左侧垂直部分106l水平延伸。部分108t和108b例如彼此平行并且平行于沟槽106的水平部分106t和106b。
64.在所示示例中，部分108t和108b从衬底104的顶面104t垂直延伸穿过衬底104的厚度。部分108t和108b例如具有类似于部分106t、106b、106l和106r的深度。在所示示例中，沟槽106的部分108t和108b横向界定光敏区域102。
65.在俯视图中，部分108t和108b的与部分106l相对的端部例如各自与部分106l分开距离l1。例如，距离l1在从50nm到400nm的范围内，例如大约260nm。部分108t例如与部分106t分开距离l2。例如，距离l2在50nm到400nm的范围内。部分108b例如与部分106b分开距离l2。
66.在所示示例中，外围绝缘沟槽106包括导电区域106c。作为示例，导电区域106c由多晶硅、金属(例如铜)或金属合金制成。
67.在所示示例中，外围绝缘沟槽106还包括覆盖导电区域106c的侧壁和底表面的电绝缘层106i，以及与衬底104电绝缘的区域106c。例如，电绝缘层106i由介电材料制成，例如由氧化硅制成。
68.在所示示例中，导电区域106c和电绝缘层106i对于外围绝缘沟槽106的部分106t、106b、106l、106r、108t和108b是共用的。
69.沟槽106的导电区域106c可以被偏置。在衬底104为n型的情况下，区域106c被置于例如固定电位v0，例如，等于大约3.5v。这往往会导致空穴沿沟槽106的侧壁积累。空穴的这种积累特别能够避免区域102中光生的空穴被捕获在衬底104和沟槽106之间的界面处。
70.在所示示例中，像素100还包括第一电荷存储区域或存储区域110t和第二电荷存储区或存储区域110b。第一电荷存储区域110t介于外围绝缘沟槽106的部分106t和108t之间，而第二存储区域110b介于外围绝缘沟槽106的部分106b和108b之间。
71.像素100的存储区域110t和110b例如是第一导电类型的衬底104的掺杂部分。例如，存储区域110t和110b的掺杂率在1x10
16
at./cm3到1x10
19
at./cm3的范围内。
72.在所示示例中，像素100还包括第一转移晶体管(也可以称为第一转移栅极)112t和112b。像素100的第一转移晶体管112t和112b特别能够控制从光敏区域102到存储区域110t和110b的横向电荷转移。类似地，转移晶体管112b包括以部分106l和106t相交的外围绝缘沟槽106的角度形成的部分114t，以及形成在部分108t的与部分106l相对的端部处的另一部分116t。类似地，转移晶体管112b包括以部分106l和106b相交的外围绝缘沟槽106的角度形成的部分114b，以及形成在部分108b的与部分106l相对的端部处的另一部分116b。
73.部分116t和116b分别沿着部分108t和108b进一步延伸距离l3。例如，距离l3基本上等于外围绝缘沟槽106的宽度w。
74.在图1的取向中，转移晶体管112t的部分114t在部分106l内从沟槽106的左上角垂直延伸到部分108t的底部水平边缘的水平。此外，转移晶体管112t的部分114t在部分106t内从沟槽106的左上角水平延伸到与转移晶体管112t的部分116t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
75.类似地，转移晶体管112b的部分114b在部分106l的内部从沟槽106的左下角垂直延伸到部分108b的顶部水平边缘的水平。此外，转移晶体管112b的部分114b在部分106b内从沟槽106的左下角水平延伸到与转移晶体管112b的部分116b的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
76.例如，转移晶体管112t和112b分别与存储区域110t和110b隔开50nm至300nm范围内的距离。转移晶体管112t的部分114t和116t以及转移晶体管112b的部分114b和116b各自由衬底部分104分开，分别称为晶体管112t和112b的转移区域或通道，例如具有在1x10
16
at./cm3到1x10
19
at./cm3范围内的n型掺杂率。
77.在所示示例中，转移晶体管112t的部分114t和116t以及转移晶体管112b的部分114b和116b各自包括形成在外围绝缘沟槽106中的区域118。区域118从衬底104的顶面104t垂直延伸穿过外围绝缘沟槽106的厚度。区域118形成每个转移晶体管112t、112b的栅极。在横截面视图中，区域118例如具有在从0.2μm到1.5μm范围内的高度。例如，区域118由金属或金属合金制成，例如由铜制成。作为变体，区域118由掺杂多晶硅制成。
78.在所示示例中，区域18与外围绝缘沟槽106的导电区域106c和衬底104电绝缘。更准确地说，区域118的侧面例如以外围绝缘沟槽106的绝缘层106i和电绝缘层120为边界。在所示示例中，层120进一步涂覆区域118的底表面。例如，电绝缘层120由介电材料制成，例如由氧化硅制成。
79.相同转移晶体管112t、112b的每个部分的区域118例如等效于金属氧化物半导体电容器或mos电容器的极板。
80.在所示示例中，像素100还包括第二转移晶体管(也可以称为第二转移栅极)122t和122b。转移晶体管122t和122b各自包括形成在衬底104的顶面104t上并通过介电层与衬底104绝缘的平面导电栅极。在所示示例中，第二转移晶体管122t将第一存储区域110t与第一读出节点124t分开。类似地，第二转移晶体管122b将第二存储区域110b与第二读出节点124b分开。像素100的转移晶体管122t、122b分别能够控制从存储区域110t、110b到读出节点124t、124b的电荷转移。
81.例如，读出节点124t和124b的掺杂率大于存储区域110t和110b的掺杂率。
82.衬底104的不形成光敏区域102的一部分的区域可以涂覆有屏蔽层，未示出，由不透明材料例如金属制成。更准确地说，第一转移晶体管112t、112b、存储区域110t和110b、第二转移晶体管112t和122b以及读出节点124t和124b可以涂覆有屏蔽层。因此限制了在光敏区域102之外的不需要的电荷光生。
83.如图2所示，电极126可以形成在每个导电区域118的表面。电极126例如能够独立于导电区域106c偏置导电区域118。此外，电极126能够独立于转移晶体管112b的栅极的偏置来控制转移晶体管112t的栅极的偏置。
84.电极126特别能够控制每个转移晶体管112t、112b的导通或断开状态。电极126例如能够向每个转移晶体管112t、112b的栅极施加可变电位，具有控制转换到转移晶体管112t、112b的导通状态的第一电平v
on
，并且具有控制转换到转移晶体管112t、112b的断开状态的第二电平v
off
。电位v
on
和v
off
是相对于衬底104的掺杂水平和相对于施加在掺杂有第二导电类型的衬底104的表面区域中的参考电位v
ref
来定义的。
85.当转移晶体管112t、112b的电极126被置于电位v
off
时，这能够在转移区域中，即在位于该转移晶体管的两个垂直栅极部分之间的衬底104的部分中产生势垒。势垒垂直延伸穿过衬底104的厚度，然后趋向于防止光敏区域102中光生载流子被存储区域110t、110b收集。
86.然而，当转移晶体管112t、112b的电极126被置于电位v
on
时，这能够降低转移区域中产生的势垒。在光敏区域102中光生的载流子然后可以从光敏区域102转移以被存储区域110t、110b收集。
87.在所示示例中，衬底104中光生载流子通过垂直转移晶体管112t、112b的转移主要是水平转移。换言之，衬底104中光生载流子的转移在基本恒定的深度处进行。
88.像素100可以包括图1和图2中未示出的其他元件。作为示例，像素100可以特别地包括复位电路和防晕染电路。
89.包括像素100的传感器例如是被配置为通过飞行时间(tof)估计距离的传感器。该传感器例如包括旨在照亮场景的光源，例如激光器。光源例如向场景发射周期性光信号le，例如正弦或方波信号。在光信号le被场景中的物体朝向传感器反射的情况下，光信号lr例如被像素100接收。例如，光信号lr相对于由源发射的光信号le具有相移φ。相移φ的估计能够计算飞行时间，然后可以将其转换为物体到传感器距离的估计。
90.为了测量相移φ，例如可以通过将光敏区域102中的光产生电荷以规则间隔交替转移到存储区域110t和110b来采样信号lr。例如，确定执行至少三次连续转移的总持续时间等于信号le和lr的一个周期。为此，例如可以通过使用像素100来捕捉两个连续的图像，或者同时使用像素100和包括两个存储区域的另一个像素，例如类似于像素100的像素。这些连续的转移例如被重复多次，例如至少100000次。然后例如通过将区域110t的电荷转移到节点124t来读取存储区域110t中累积的电荷。类似地，例如通过将区域110b的电荷转移到节点124b来读取存储区域110b中累积的电荷。
91.像素100的优点在于外围绝缘沟槽106的导电区域106c能够确保光学绝缘功能的事实。更准确地说，导电区域106c能够使像素100的光敏区域102与相邻像素的光敏区域光学绝缘，图1中未示出。导电区域106c还能够使光敏区域102与存储区域110t和110b光学绝缘。因此避免了在像素100的存储区域110t和110b中出现会对传感器操作产生不利影响的光生电荷。在导电区域106c由金属或金属合金制成的情况下，通过更有效地阻挡斜入射下到达像素100的光，像素100尤其具有比具有多晶硅绝缘沟槽的现有像素更低的光学pls。
92.例如，转移晶体管112t和112b被设计成具有小于读出节点124t和124b检测波长的尺寸。这能够进一步降低像素100的光学pls。
93.像素100的另一个优点在于通过电极126对转移晶体管112t、112b的偏置能够跨衬底104的厚度形成反型层，从而在整个转移晶体管的高度上产生高势垒。与例如通过形成在衬底104的表面104t处的转移晶体管所获得的效果相比，转移晶体管112t和112b尤其能够更有效地阻挡光生载流子。因此，获得像素100，与转移晶体管形成于衬底104表面的像素相比，像素100具有更小的电pls。
94.图3是图1的像素100的变体的局部简化截面图。
95.图3的像素包括与图1和图2的像素100共有的元件。这些共同元件在下文中不再赘述。图3的像素与图1和图2的像素100的主要区别在于，在图3的像素中，导电区域118不与衬底104的顶面104t齐平。
96.在所示示例中，区域118的顶面涂覆有电绝缘层302。层302例如由介电材料制成，例如氧化硅。电极126穿过导电层302以接触区域118的顶面。
97.该变体的优点在于位于转移区任一侧的导电区域118的表面积小于图1和2的像素100中的表面积。因此例如获得具有比像素100的转移晶体管112t的电容小的电容的转移晶体管。例如，这使得转移晶体管112t能够比像素100的情况下应用更高的开关频率。
98.图3所示变体的另一个优点在于电绝缘层302充当表面钝化层的事实。这尤其能够减少暗电流。
99.图4至图6图示了控制像素(例如，图1的像素100)的方法的第一实施模式的示例的
连续步骤。
100.图4是图示根据第一实施方式的控制图1的像素100的方法的步骤的曲线图。图4的曲线图更具体地用曲线400示出了静电位v沿图1的横截面bb变化的示例。
101.曲线400包括：
102.对应于沿外围绝缘沟槽106的壁形成的反型层的部分402；
103.对应于光敏区域102的部分404；
104.对应于位于转移晶体管112t的部分114t和116t之间的肘形通道区域的部分406、408和410，通过调整这些区域的掺杂分布和/或转移晶体管112t的几何结构(区域118之间的距离)获得部分406、408和410之间的电位差；
105.对应于存储区域110t的部分412；
106.对应于平面转移晶体管112t的部分414；和
107.对应于读出节点124t的部分416。
108.更准确地说，在所示示例中：
109.部分406对应于位于部分108t的端部和外围绝缘沟槽106的左侧垂直部分106l之间的衬底104的区域，即，对应于位于转移晶体管112t的输入端的肘形通道的第一部分；
110.部分408对应于位于部分116t和位于沟槽106的左上角的肘部之间的衬底104的另一区域，即，对应于肘形通道的第二部分；和
111.部分410对应于位于转移晶体管112t的部分116t和外围绝缘沟槽106的顶部水平部分106t之间的衬底104的又一个区域，即，对应于位于转移晶体管112t的输出端的肘形沟道的第三部分。
112.图4更具体地示出了控制像素100的方法的步骤，其中电荷，这里由圆圈表示的空穴，在光敏区域102中光生。在所示示例中，转移晶体管112t处于断开状态。转移晶体管112t例如形成防止空穴从光敏区域102转移到像素100的存储区域110t的势垒。
113.图5是图示根据第一实施方式的控制像素100的方法的另一步骤的曲线图。
114.图5更具体地示出了控制像素100的方法的步骤，其中电荷从光敏区域102向存储区域110t转移。在所示示例中，转移晶体管112t处于导通状态。空穴例如从光敏区域102转移到转移晶体管112t的肘部，由曲线400的部分408表示。
115.图6是图示根据第一实施方式的控制像素100的方法的又一步骤的曲线图。
116.图6更具体地示出了控制像素100的方法的步骤，其中电荷从转移晶体管112t转移到存储区域110t。在所示示例中，转移晶体管112t处于断开状态。空穴然后例如从转移晶体管112t的肘部转移到存储区域110t。
117.尽管这未示出，但随后可发生其他步骤，例如从存储区域110t转移到读出节点124t。
118.图7是图1像素100的另一种变体的局部简化俯视图。
119.在图7所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106t内从沟槽106的左上角水平延伸到与转移晶体管的部分116t的左侧垂直边缘垂直对齐的位置112t。与图1的像素100相反，图7所示像素的转移晶体管112t的部分114t并未一直延伸到与部分116t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
120.图8是图1像素100的又一种变体的局部简化俯视图。
121.在图8所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106l内从沟槽106的左上角垂直延伸到部分108t的底部水平边缘的水平。与图1的像素100相反，图8所示像素的转移晶体管112t的部分114t不在部分106t内部水平延伸。
122.图9是图1像素100的又一种变体的局部简化俯视图。
123.在图9所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106t内从沟槽106的左上角水平延伸到部分116t的右侧垂直边缘的水平。与图1的像素100相反，图9所示像素的转移晶体管112t的部分114t不在部分106l内部垂直延伸。
124.图10是与图9相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图。
125.在所示示例中，两个像素是连续的，因此它们共享外围绝缘沟槽106的公共垂直部分106v。左侧像素例如关于垂直部分106v与右侧像素对称。这能够减少像素占据的表面积。在图10的取向中，参考图9的像素，部分106v对应于左侧像素的部分106l并且对应于右侧像素的部分106l。
126.图11是与图7相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图。
127.在所示示例中，两个像素是连续的，因此它们共享外围绝缘沟槽106的公共水平部分106h。这能够减少像素占据的表面积。在图11的取向中，参考图7的像素，部分106h对应于顶部像素的部分106b并且对应于底部像素的部分106t。在所示示例中，像素的转移晶体管112t和112b的部分114t和114b共享公共金属区域118。
128.图12是图1像素100的又一种变体的局部简化俯视图。
129.在所示示例中，转移衬底112t的部分114t从外围绝缘沟槽106的顶部水平部分106t在衬底104中延伸。更准确地说，部分114t形成例如基本上垂直于顶部水平部分106t穿透到衬底104中的突起。在所示示例中，转移衬底112t的部分116t从外围绝缘沟槽106的左侧垂直部分106l在衬底104中延伸。更准确地说，部分116t形成例如基本上垂直于左侧垂直部分106l穿透到衬底104中的突起。转移晶体管112t的部分114t和116t将光敏区域102t与读出节点124t分开，在该示例中，读出节点124t形成在像素100的左上角。
130.图13是图1像素100的又一种变体的局部简化俯视图。
131.在所示示例中，转移衬底112t的部分114t和116b从外围绝缘沟槽106的顶部水平部分106t在衬底104中延伸。更准确地说，部分114t和116b形成例如基本上垂直于顶部水平部分106t穿透到衬底104中的突起。转移晶体管112t的部分114t和116t将光敏区域102t与读出节点124t分开，在该示例中，读出节点124t形成在像素100的顶部中央部分。
132.在图12和13所示的示例中，光生电荷通过垂直转移晶体管112t从光敏区域直接转移到读出节点124t，而没有在存储区域中的中间存储。也就是说，与图1的示例相比，存储区域110t(分别为110b)和平面转移晶体管122t(分别为122b)被抑制。这些变体例如对应于像素100实现电压存储的情况。在这种情况下，读出节点124t对应于像素的存储区域。
133.尽管这未在图12和13中示出，但是可以例如在每个读出节点124t上添加附加电容元件，以向像素100提供更大的动态范围。
134.图14是与图13相关的讨论类型的两个像素的局部简化顶视图。
135.在所示示例中，两个像素是连续的，类似于之前关于图10所讨论的内容，也就是说，它们共享外围绝缘沟槽106的公共垂直部分106v。在图14的取向中，参考图13的像素，部分106v对应于左侧像素的部分106r并且对应于右侧像素的部分106l。
136.在所示示例中，两个像素的转移晶体管112t具有公共部分114c。部分114c形成在外围绝缘沟槽106的垂直部分106v中。在该示例中，像素共享公共栅极118。在部分114c的任一侧形成转移晶体管112t的部分116l和116r，类似于先前关于图13描述的部分116t。部分114c、116l和116r例如彼此平行。在这种情况下，两个相邻像素的转移晶体管112t例如被同步驱动。
137.在图14的取向中，左侧像素的读出节点124t通过由其转移晶体管112t的部分116l和114c界定的沟道与光敏区域102分离。类似地，右侧像素的读出节点124t通过由其转移晶体管112t的部分114c和116r界定的另一通道与光敏区域102分离。
138.两个相邻像素共有的部分114c特别能够提供比例如像素将在没有公共部分114c的情况下邻接的情况更大的光敏区域102。传感器的灵敏度因此增加。
139.图15是图14的两个像素的变体的局部简化俯视图。
140.与图15的像素相比，两个像素的转移晶体管112t的部分116l和116r朝向光敏区域102的中心进一步深入衬底104。这允许更有效地阻挡光敏区域102和读出节点124t之间的载流子。
141.上文关于图12至15讨论的像素例如形成全局快门传感器或飞行时间距离传感器的一部分。
142.图16是根据第二实施例的图像传感器的像素1300的示例的局部简化顶视图。图16的像素1300包括与图1的像素100共有的元件。这些共同元件在下文中不再详述。图16的像素1300与图1的像素100的不同之处主要在于像素1300除了第一转移晶体管112t和112b之外，还包括第三转移晶体管(也可以称为第三转移栅极)1302t和1302b。转移晶体管1302t和1302b是垂直晶体管，类似于先前描述的晶体管112t和112b。
143.像素1300的第三转移晶体管1302t和1302b尤其能够改进对从光敏区域102到存储区域110t和110b的电荷转移的控制。转移晶体管1302t包括形成在外围绝缘沟槽106的顶部水平部分106t中的部分1304t和形成在部分108t中的另一部分1306t。类似地，转移晶体管1302b包括形成在外围绝缘沟槽106的底部水平部分106b中的部分1304b和形成在部分108b中的另一部分1306b。
144.在图16的方向上，转移晶体管1302t的部分1304t在部分106t内从与第一转移晶体管112t的部分116t的左侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到与第三转移晶体管1302t的部分1306t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。类似地，转移晶体管1302b的部分1304b在部分106b内从与第一转移晶体管112b的部分116b的左侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到与第三转移晶体管1302b的部分1306b的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
145.此外，在所示示例中，转移晶体管112t的部分114t在部分106l内从部分108t的顶部水平边缘的高度垂直延伸到部分108t的底部水平边缘的高度。类似地，转移晶体管112b的部分114b在部分106l内从部分108b的顶部水平边缘的高度垂直延伸到部分108b的底部水平边缘的高度。
146.在所示示例中，第一转移晶体管112t的部分116t与第三转移晶体管1302t的部分1306t分开距离l4。例如，距离l4在从50nm到300nm的范围内。第一转移晶体管112b的部分116b例如与第三转移晶体管1302b的部分1306b分开距离l4。
147.在所示示例中，第一转移晶体管112t、12b的表面积小于第三转移晶体管1302t、
1302b的表面积。这例如使得能够以大于第三转移晶体管1302t、1302b的开关频率的开关频率在导通状态和断开状态之间切换第一转移晶体管112t、112b。
148.图17是图示根据第二实施方式的控制像素(例如，图16的像素1300)的方法的步骤的曲线图。
149.在显示的示例中：
150.部分402、404、412、414、416与之前关于图4至6讨论的内容相比没有变化；
151.部分406对应于位于第一转移晶体管112t的垂直栅极118之间的衬底104的区域；
152.部分408对应于位于第三转移晶体管1302t的垂直栅极118之间的衬底104的区域；和
153.部分410对应于位于第三转移晶体管1302t和存储区域110t之间的衬底104的区域。
154.在该方法的第一步骤期间，第一转移晶体管112t和第三转移晶体管1302t被设置为导通状态。例如，假设第三晶体管1302t在将第一转移晶体管112t设置为导通状态时导通。作为示例，第一和第三转移晶体管112t、1302t同时被设置为导通状态。然后获得类似于图5的电位曲线。然后该方法继续执行图17中所示的步骤。
155.图17更具体地示出了控制像素1300的方法的步骤，其中电荷从第一转移晶体管112t转移到第三转移晶体管1302t。在该步骤期间，第一转移晶体管112t处于断开状态并且第三转移晶体管1302t保持在导通状态。
156.在该步骤之后，转移晶体管1302t被控制为断开状态(晶体管112t保持断开)。光生电荷因此被转移到存储区域110t中。这样就获得了类似于图6的电位曲线。
157.第二种实施方式对应一种情况：
158.第一转移晶体管112t和第三转移晶体管1302t同步驱动；
159.第一转移晶体管112b和第三转移晶体管1302b同步驱动；和
160.转移晶体管112t和1302t可以相对于转移晶体管112b和1302b异步驱动。
161.在该实施方式中，第一转移晶体管112t、112b和第三转移晶体管1302t、1302b例如在同一步骤中同时被设置为导通状态。
162.图18是图示根据第sam实施方式的控制像素(例如，图16的像素1300)的方法的步骤的曲线图。
163.例如，该方法的第一步类似于先前关于图4描述的步骤。在该第一步期间，第一转移晶体管112t和第三转移晶体管1302t保持在断开状态。
164.图18更具体地示出了控制像素1300的方法的另一步骤，其中第三转移晶体管1302t处于导通状态(导致区域408的电位降低)而第一转移晶体管112t保持在断开状态。在所示示例中，光生电荷包含在光敏区域102中。
165.在该步骤之后，转移晶体管112t被控制为导通状态(晶体管1302t保持导通)。然后获得类似于图5的电位曲线。然后，该方法与上文关于图17所描述的相同或类似地进行。
166.第三实施方式对应于第一转移晶体管112t、112b和第三转移晶体管1302t、1302b异步驱动的情况。在本实施方式中，第三转移晶体管1302t、1302b的导通状态和断开状态设置例如相对于第一晶体管112t、112b的导通状态设置和断开状态设置偏移。
167.第三实施方式的优点在于，它能够将电荷从光敏区域102转移到存储区域110t、
110b之一，而转移到另一个存储区域110b、110t尚未结束。
168.图19是图16的像素1300的变体的局部简化顶视图。
169.在图19所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106t内从沟槽106的左上角水平延伸到与部分116t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。在所示示例中，转移晶体管1302t的部分1304t在部分106t内从与部分1306t的左侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到与部分1306t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
170.图20是图16像素1300的另一种变体的局部简化俯视图。
171.在图20所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106l内从部分108t的顶部水平边缘的高度垂直延伸到部分108t的底部水平边缘的高度。在所示示例中，转移晶体管1302t的部分1304t在部分106t内从外围绝缘沟槽106的左上角水平延伸到与部分1306t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
172.图21是图16像素1300的又一种变体的局部简化俯视图。
173.在图21所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106t内从与部分116t的左侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到部分116t的右侧垂直边缘的水平。在所示示例中，转移晶体管1302t的部分1304t在部分106t内从与部分1306t的左侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到与部分1306t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
174.图22是图16像素1300的又一种变体的局部简化俯视图。
175.在图21所示的变体中，转移晶体管112t的部分114t在部分106l内从部分108t的顶部水平边缘的高度垂直延伸到部分108t的底部水平边缘的高度。在所示示例中，转移晶体管1302t的部分1304t在部分106t内从与部分116t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置水平延伸到与部分1306t的右侧垂直边缘垂直对齐的位置。
176.图23是图16像素1300的又一种变体的局部简化俯视图。例如，图23中所示的变体对应于与关于图12讨论的变体类似的情况，其中像素1300实现电压存储。
177.在所示示例中，外围绝缘沟槽106的部分106t和106b不水平延伸以与部分106r相交。部分106t和106b分别通过垂直部分2000t和2000b连接到部分108t和108b。部分2000t和2000b例如垂直于部分108t和108b。在该示例中，省略了存储区域110t和110b以及平面转移晶体管122t和122b。
178.已经描述了各种实施例、实施方式和变体。本领域技术人员将理解，这些各种实施例、实施方式和变体的某些特征可以组合并且本领域技术人员将想到其他变体。特别地，关于图10和11讨论的变体可以组合。此外，关于图7到11讨论的像素100的变体可以适用于图16的像素1300的实施例以及关于图19到23描述的变体。
179.虽然上文已经描述了应用于飞行时间距离测量传感器的示例，但是本领域技术人员可以将所讨论的实施例和实施方式转换为其他类型的传感器，例如，包括单个存储区域110t或124t的传感器，例如全局快门传感器。此外，将上述实施例和实施方式应用于与所描述的导电类型相反的导电类型将在本领域技术人员的能力范围内。
180.最后，基于以上给出的功能指示，所描述的实施例、实施方式和变型的实际实施在本领域技术人员的能力范围内。特别地，根据目标应用调整垂直转移晶体管的数量、位置和表面积将在本领域技术人员的能力范围内。